李家洋团队系统解析支链淀粉合成基因在抗性淀粉合成中的作用

近年来，伴随生活水平的提高，糖尿病与肥胖等慢病问题日益严峻。抗性淀粉（Resistant Starch，RS）作为新型的膳食纤维，在预防和控制糖尿病、降低血脂、控制体重等方面有着重要的生理功能。水稻是我国主要的粮食作物，但普通水稻品种中抗性淀粉含量普遍低于2%，解析抗性淀粉的合成机制对于培育高抗性淀粉水稻品种具有重要理论和实用价值。此前，李家洋团队与合作者研究发现支链淀粉合成途径中的可溶性淀粉合酶SSIIIa（Soluble starch synthase IIIa）编码基因的单基因突变以及SSIIIa与SSIIIb的共同突变能够使抗性淀粉含量分别增高至6%和10%（Zhou et al., 2016，Wang et al., 2023）。

2024年11月19日，李家洋院士团队在Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“Creation of high-resistant starch rice through systematic editing of amylopectin biosynthetic genes in rs4”的研究论文。该研究通过在抗性淀粉含量10%的材料ssIIIa ssIIIb的背景下，对支链淀粉合成途径的14个基因分别进行系统性的基因编辑，通过对基因编辑突变体进行抗性淀粉含量与理化特性检测，发现ssIIIa ssIIIb突变体背景中SSIIa，SSIVb和ISA2的突变能够各自将抗性淀粉含量提高至14%以上，而四突变体sbeI sbeIIb ssIIIa ssIIIb和sbeI ssIVb ssIIIa ssIIIb可以将抗性淀粉含量提升至18%和20%。进一步的食味品质与产量测定结果表明，伴随着抗性淀粉含量的升高，系列材料的蒸煮食味品质和产量也随之降低，而在所获得的材料中ssIIIa ssIIIb显示出抗性淀粉和稻米产量之间的最佳平衡。这项研究系统性解析了支链淀粉合成途径在抗性淀粉合成中的作用，并为培育兼顾产量与营养健康品质的高抗性淀粉水稻品种提供了实用策略。

中国科学院遗传与发育生物学研究所/崖州湾国家实验室李家洋团队的博士后汪安祺为该论文第一作者，余泓研究员为通讯作者。浙江大学/崖州湾国家实验室吴殿星教授等参与了本研究。论文得到国家重点研发计划、水稻产业技术体系、海南省优秀人才团队、海南省院士创新平台、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队项目的资助。

resistant starch rice through systematic editing of.pdf

图：通过系统基因编辑支链淀粉合成基因创制高抗性淀粉水稻