热带生物技术研究所 科研进展 中国热科院生物所在基因编辑创制新型淀粉木薯种质方面取得重要进展

近日，中国热科院热带生物技术研究所木薯转基因与基因编辑团队在木薯淀粉品质改良研究方面取得新进展。研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术成功编辑了我国木薯主栽品种SC8的MeMinD基因，揭示了该基因在调控木薯淀粉体大小和淀粉颗粒形态方面具有关键作用。

木薯是热带和亚热带地区重要的经济作物，其块根富含淀粉，是全球近10亿人口重要的食物来源。淀粉体是植物贮藏器官淀粉合成和积累的场所，其分裂和大小可影响淀粉颗粒的形态和结构。然而，淀粉体的分裂对木薯块根淀粉积累的影响还有待进一步解析。

研究团队以木薯品种SC8为材料，通过CRISPR/Cas9技术创制了MeMinD基因功能缺失突变体。与野生型相比，memind突变体的淀粉体显著增大，淀粉体内积累的淀粉颗粒数量增多(图1)，颗粒大小分布范围更广（图2）。此外，MeMinD基因的失功能触发了淀粉合成相关基因表达发生重编程，影响了淀粉的精细结构。memind突变体支链淀粉链的短链占比显著降低，中等和较长链比例增加，导致直链淀粉含量提高16%。淀粉颗粒形态和精细结构的变化，导致memind突变体木薯淀粉的糊化特性发生显著变化，如糊化起始温度、峰值温度和结束温度均显著提高，以及糊化的峰值粘度、热糊粘度和最终粘度均显著提高。以上结果表明，该团队通过基因编辑敲除MeMinD基因，创制了新型淀粉木薯新种质。

图1.memind突变体淀粉体及淀粉粒变化分析

图2.memind突变体淀粉的粒度分析

图3.memind突变体淀粉的精细结构和糊化特性分析

相关研究成果以“Mutation of MeMinD increased amyloplast size with a changed starch granule morphologenesis and structures in cassava storage roots”为题发表于《Carbohydrate Polymers》（中科院一区TOP，IF= 10.7004）。中国热科院生物所/三亚研究院陆小花博士后和王亚杰助理研究员为共同第一作者。中国热科院生物所/三亚研究院姚远副研究员、郭建春研究员、刘姣副研究员为共同通讯作者。该研究得到热带作物生物育种全国重点实验室科研项目(NKLTCB202304)、中国热带农业科学院中央公益性科研院所基础研究基金（1630052024008、1630052022008）、国家木薯产业技术体系（CARS-11-HNGJC）、海南省种业实验室揭榜挂帅项目（B21HJ0303, B23E10003）等项目的资助。 

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S014486172401110X

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