香味是食品的一种重要品质性状，相较于普通大米，香米因具有诱人的香味而更受消费者的青睐，进而产生更高的经济价值。2-乙酰-1-吡咯啉（2-acetyl-1-pyrroline，2-AP）是香米产生香味的重要挥发物，水稻甜菜碱醛脱氢酶（BETAINE ALDEHYDE DEHYDROGENASE 2, BADH2）的不同突变类型均可以导致2-AP积累，产生香味（Okpala et al., 2019）。科学家发现这一机制在水稻、玉米、高粱、大豆、黄瓜等作物中均是保守的。目前，利用基因编辑技术已获得香稻品种（Tang et al., 2021）和香型玉米材料（Wang et al., 2021）。
高粱用做主食、饲料作物、酿造业以及生物能源产业原料。创制香型高粱材料，培育稻花香型高粱品种，将引领高粱作为高粱膳食纤维食品、酿酒、酿醋、饲草动物饲料等产业的高品质发展。
中国科学院遗传与发育生物学研究所谢旗研究组利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在高粱中首次敲除了高粱SbBADH2基因，创制了新型香高粱。相比于野生型，sbbadh2突变体的种子和叶片均散发出独特的茉莉花香味，通过LC-MS检测到突变体籽粒和叶中2-AP含量的显著积累。在突变体干种子中，2-AP含量达0.177 mg/kg，在突变体植株嫩叶中2-AP含量高达0.801mg/kg。全株高粱是青贮饲料的第二大来源，因此，研究开展了草食动物的喂食试验。研究将野生型和sbbadh2突变植株叶子烘干磨成粉，分别均匀混入饲料中进行标准的兔子饲喂实验。结果表明，相比于野生型对照，添加sbbadh2香高粱植株干粉的饲料，对兔子更具有吸引力，显著提高了兔子的采食量（如图）。该研究证实了香型高粱的秸秆提高了食草动物的采食量，将对畜牧业的健康发展起到一定的促进作用。
相关研究成果在线发表在Journal of Integrative Plant Biology（DOI:10.1111/jipb.13232）上。研究工作得到中科院战略性先导科技专项（A类）“种子精准设计与创造”与中科院青年创新促进会的支持。
运用基因编辑技术创制出新型香高粱，种子和叶片均散发出独特的茉莉花香味
日期：2022-02-28
