培育突破性的小麦新品种，需要突破性的小麦基因资源。然而自然界已经发现的优异基因远远不能满足育种者的需求。基于CRISPR/Cas9的基因组编辑技术的出现，为小麦提供了快速、准确地创造更多新基因资源的机会。近日，山东省农科院作物所小麦分子育种创新团队在《Plant Biotechnology Journal》发表了题名《CRISPR/Cas9-mediated genome editing for wheat grain quality improvement》的研究论文。本研究利用农杆菌介导的CRISPR/Cas9系统分别对与面粉吸水率密切相关的籽粒硬度Pinb基因、与淀粉品质相关的Waxy基因、与面团褐变相关的Ppo基因以及面粉黄色素含量相关的Psy基因进行精准打靶，获得了一批具有新优异等位基因的小麦新资源。
编辑后的Pinb基因编码区缺失34bp，这是迄今为止在小麦pinb基因中创制的第一个大片段缺失材料，突变体的硬度指数由18.2提高到73.4，大大提高其籽粒硬度，一步将软质小麦变成了硬质小麦。编辑后的Waxy基因在编码区缺失1bp，纯合突变体籽粒碘染色变为红棕色，这是糯小麦的典型特征，表明1个碱基的缺失就可以将非糯小麦转化为糯小麦。编辑后的Ppo基因编码区缺失2bp，其籽粒PPO活性由9.0U?g-1min-1降低到1.24U?g-1min-1，活性降低了90%，显著降低了面制品褐变水平。编辑后的Psy基因突变体的黄色素含量平均值由2.81mg/kg降低到1.68mg/kg，面粉白度显著提高。
作物所李根英博士和李玉莲博士为论文的共同通讯作者，张淑娟博士和张荣志博士为该文共同第一作者，美国马里兰大学的戚益平副教授参与了本研究。该研究由山东省农业良种工程、国家自然科学基金、山东省重点研发计划（重大科技创新工程）、院农业科技创新工程和马里兰大学启动基金资助。
日期：2021-06-23
