科学家在培育高抗淀粉水稻方面取得进展

科学家已经表明，两个副同源淀粉生物合成基因的功能丧失有助于增加熟米中抗性淀粉(RS)含量，为大米和其他谷物中高RS品种的产生提供了见解。

这项研究由中国科学院遗传与发育生物学研究所(IGDB)的李家阳教授团队和浙江大学吴殿兴教授的团队进行，于1月<>日在线发表在《美国国家科学院院刊》上。

久坐不动的生活方式和长期暴饮暴食导致肥胖、2型糖尿病和相关并发症，已成为全球健康的主要威胁。通过调节葡萄糖稳态，通过适当的饮食方法可以降低这种发病率。

与快速消化的淀粉相比，RS是一种特殊的淀粉，不能在小肠中消化，而是转移到大肠进行缓慢发酵，有利于肠道健康，并可能改善各种相关疾病，如炎症性肠病，胰岛素抵抗和2型糖尿病，以及体重管理。

大米是淀粉的极好来源，但大多数煮熟的米饭含有低水平的RS(<2%)。因此，鉴定新的RS基因对提高水稻营养价值具有重要的理论和现实意义。

之前由Li和Wu的团队报道的SSIIIa是一种高RS基因。具有Wx的籼稻背景中功能丧失ssIIIa突变体中的RS含量一个等位基因增加到~6%。尽管SSIIIa和Wx有助于RS的形成，但仍需要更多的功能性RS基因。

有鉴于此，研究人员使用了由物理诱变产生的高RS突变rs4(~10%RS含量)。通过对分离人群的遗传分析，重新测序和克隆，他们发现了一种新的高RS基因SSIIIb，除了SSIIIa缺陷外，它还在rs4突变体中携带移码突变。

他们发现ssIIIb单突变对RS水平没有影响，但是当它与ssIIIa金字塔形成双突变体ssIIIa ssIIIb时，籼稻背景中的RS水平进一步增加到10%。ssIIIa和ssIIIa ssIIIb突变体中RS水平的增加与直链淀粉和脂质水平的增加有关。

此外，研究人员表明，SSIIIb和SSIIIa蛋白来源于水稻SSIII家族的副同源基因，而SSIIIb主要在叶子中起作用，SSIIIa主要在胚乳中起作用，因为它们具有不同的组织特异性表达模式。SSIII在不同的谷物中经历基因复制，一种SSIII副同源物主要在叶子中表达，另一种在胚乳中表达。SSII也显示出与SSIII相似的进化模式。与试验双子叶植物中的低淀粉含量和高RS水平相比，SSIII和SSII的重复与测试谷物种子中的高总淀粉含量和低RS水平有关。

这些结果为培育高RS水稻品种提供了重要的遗传资源，这些基因的进化特征可能有助于不同谷类中高RS品种的产生。