直链

编辑淀粉分支酶基因 SBE2 可在木薯中产生高直链淀粉块茎

摘要 关键信息 首次通过 CRISPR/Cas9 介导的淀粉分支酶基因 SBE2 诱变生产高直链淀粉木薯。摘要 高直链淀粉木薯 ( Manihot esculenta Crantz) 适用于淀粉工业应用和生产供人类食用的更健康的加工食品。在本研究中，我们报告了通过 CRISPR/Cas9 介导的淀粉分支酶 2 (SBE2) 诱变生产高直链淀粉木薯。在所有再生植物中均发现了 SBE2 两个目标外显子的突变；这些突变包括核苷酸插入以及 SBE2 基因中的短或长缺失，被分为 8 个突变系。三个突变体 M6、M7 和 M8 在 SBE2 的第二个外显子中有长片段缺失，没有表现出 SBE2 蛋白的积累。从田间收获后，与野生型相比，这些突变体中的直链淀粉（表观直链淀粉含量高达 56%）和抗性淀粉（高达 35%）含量明显较高，导致快速碘染色后淀粉颗粒呈现深蓝色，淀粉粘度改变，糊化温度和峰值时间更高。进一步的 1 H-NMR 分析表明，淀粉支链度显著降低，支链淀粉的短链减少（聚合度 [DP] 15–25），长链增加（DP>25，尤其是 DP>40），这表明木薯 SBE2 在支链淀粉生物合成过程中催化短链的形成。在淀粉中还检测到了从 A 型到 B 型晶体的转变。我们的研究表明，CRISPR/Cas9 介导的木薯淀粉生物合成基因诱变是产生具有有价值的淀粉特性用于食品和工业应用的新品种的有效方法。