香味是食品的一種重要品質(zhì)性狀，相較于普通大米，香米因其具有誘人的香味而更受消費者的喜歡，進而產(chǎn)生更高的經(jīng)濟價值。世界著名的印度茉莉香米和中國東北五常的稻花香米就是香米中的佼佼者。2-乙酰-1-吡咯啉(2-acetyl-1-pyrroline，2-AP) 是香米產(chǎn)生香味的重要揮發(fā)物，水稻甜菜堿醛脫氫酶(BETAINE ALDEHYDE DEHYDROGENASE 2, BADH2)的不同突變類型均可以導(dǎo)致2-AP積累，產(chǎn)生香味(Okpala et al., 2019)。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這種機制在水稻、玉米、高粱、大豆、黃瓜等多種作物中都是保守的。目前利用基因編輯技術(shù)已經(jīng)獲得了香稻品種(Tang et al., 2021)和香型玉米材料(Wang et al., 2021)。高粱是全球第五大作物，用做主食、飼料作物、釀造業(yè)以及生物能源產(chǎn)業(yè)原料。創(chuàng)制香型高粱材料，培育稻花香型高粱品種，將引領(lǐng)高粱作為高粱膳食纖維食品、釀酒、釀醋、飼草動物飼料等產(chǎn)業(yè)的高品質(zhì)發(fā)展。 

　　中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所謝旗研究組利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在高粱中首次敲除了高粱SbBADH2基因，創(chuàng)制了新型香高粱。相比于野生型，sbbadh2突變體的種子和葉片均散發(fā)出了獨特的茉莉花香味，通過LC-MS檢測到突變體籽粒和葉中2-AP含量的顯著積累。在突變體干種子中，2-AP含量可達0.177 mg/kg，在突變體植株嫩葉中2-AP含量高達0.801mg/kg。由于全株高粱是青貯飼料的第二大來源，所以研究者進行了草食動物的喂食試驗。將野生型和sbbadh2突變植株葉子烘干磨成粉，分別均勻混入飼料中進行了標準的兔子飼喂實驗。結(jié)果表明，相比于野生型對照，添加sbbadh2香高粱植株干粉的飼料，對兔子更具有吸引力，顯著提高了兔子的采食量(圖)。該研究也證實了香型高粱的秸稈提高了食草動物的采食量，將對畜牧業(yè)的健康發(fā)展起到一定的促進作用。高粱作為我國釀酒和釀醋的主要原料，那么香高粱的引入又會有什么樣的效果？未來可期，香高粱衍生食品、特色香酒和特色香醋等高粱產(chǎn)品未來將走入我們的餐桌。 

　　上述研究結(jié)果于2022年2月10日在線發(fā)表在Journal of Integrative Plant Biology雜志上（DOI:10.1111/jipb.13232），謝旗組博士生張丹和高級工程師唐三元為該論文的共同第一作者，謝旗研究員和于菲菲副研究員為共同通訊作者。遺傳發(fā)育所褚金芳研究組和實驗動物中心給予相關(guān)技術(shù)支持。該工作得到中國科學(xué)院種子精準設(shè)計與創(chuàng)造A類先導(dǎo)專項的資助，唐三元高級工程師得到中科院青促會項目資助。 

圖: 通過基因編輯技術(shù)創(chuàng)制了新型香高粱，種子和葉片均散發(fā)出了獨特的茉莉花香味。

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