9日，记者从中国水稻研究所水稻生物育种全国重点实验室张健研究员团队获悉，该团队利用合成生物学手段将水稻种子油脂含量从2.3%提升至11.7%，为水稻、玉米、马铃薯、木薯等高产淀粉类粮食作物转换为油料用途提供了新的技术途径和思路。相关研究近日在线发表于《植物通讯》。
“大豆、油菜等油料作物通常具有高油脂、高蛋白和低产的特性。比如，大豆含油量为15%—26%、蛋白质含量约为40%、单产约为2吨/公顷。水稻、马铃薯等粮食作物产量相对较高，但油脂、蛋白质含量偏低，比如水稻含油量为2%—3%、蛋白质含量约为10%、单产约为7吨/公顷。”论文通讯作者张健告诉记者，理论上，水稻在产量不变的前提下，油脂含量从2%提升至6%即可成为大豆的替代油脂来源。
该研究通过集成“提效”“引流”和“扩容”3个策略提升水稻种子油脂含量。“首先利用水稻胚乳特异性启动子，驱动拟南芥油脂合成限速基因在胚乳中表达，以提升种子中油脂合成效率；其次，利用基因编辑技术敲除水稻淀粉合成的关键基因，部分关闭淀粉合成通路，将碳源引流至油脂合成通路；然后通过敲除负调控稻米糊粉层厚度的基因，增加油脂储存组织糊粉层厚度，以扩大水稻种子中油脂的库容，最终在我国南方稻区的主栽品种南粳46中创制了高油脂水稻种质。其糙米中油脂相对含量由2.33%提升至11.72%，为目前已报道的淀粉类粮食作物中的最高油脂水平，媲美大豆等油料作物，单粒种子油脂含量也由0.5毫克提升至1毫克。”张健说。
