张大妈

Plant Commun | CRISPR/Cas9技术成功创制爆米花味番茄

源自公众号:生物信息前沿进展

02-02 10:37

番茄的风味育种迎来突破。一项研究成功利用基因编辑技术,为番茄赋予了自然界中不存在的米!花!>香气,不仅证实了关键基因的保守功能,也为未来作物精准设计育种开辟了全新道路,解决了现有种质资源缺乏香型变异的难题。

Plant Commun | CRISPR/Cas9技术成功创制爆米花味番茄智能速览

  • 研究发现现有番茄种质中不存在天然的爆米花香型等位基因。

  • 利用CRISPR/Cas9技术精准敲除SlBADH2基因,成功创制新种质。

  • 突变体番茄果实散发出明显爆米花香,并获得85%感官评价青睐。

  • 基因编辑未对番茄的株高、果实发育等关键农艺性状造成负面影响。

  • 基因敲除引发了代谢网络重塑,超过半数代谢物含量上调,可能提升营养品质。

Plant Commun | CRISPR/Cas9技术成功创制爆米花味番茄精华内容

番茄的香气世界迎来新成员。一项研究成功通过基因编辑,为番茄赋予了自然界中不存在的爆米花香味,开启了风味育种的新篇章。

探索未知香气

“爆米花”香味源于2-AP化合物,在香米等作物中是高附加值的关键,由BADH2基因功能缺失导致。为了解此机制是否适用于番茄,研究团队首先对391份番茄种质资源进行基因测序分析,结果并未发现任何能导致BADH2基因功能丧失的自然突变。这表明,想获得爆米花香番茄,必须通过现代生物技术手段从头创制。

精准编辑创奇迹

研究团队利用CRISPR/Cas9技术,靶向敲除了樱桃番茄品种MicroTom中的SlBADH2基因。成功获得的突变体果实散发出明显的爆米花香味,感官评价中85%的品评员表示更偏爱这种新香型。气相色谱-质谱分析进一步证实,突变体果实中检测到含量高达27.4-38.0 µg/kg的2-AP化合物,而野生型果实中则完全检测不到。

性状稳定无代价

基因编辑的成功不仅在于性状的赋予,更在于不影响作物的正常生长。研究发现,这些爆米花味番茄在株高、叶片形态、开花时间和果实发育等关键农艺性状上,与野生型相比均无显著差异。这意味着SlBADH2基因的敲除并未带来任何生长发育上的负面影响,具备走向实际应用的潜力。

代谢重塑的惊喜

体外酶活测定证实,SlBADH2的功能与水稻中的BADH2完全一致。有趣的是,虽然基因敲除阻断了GABA的一条合成路径,但突变体果实中的GABA含量并未显著改变。代谢组学分析揭示,SlBADH2的失活引发了果实整体代谢网络的重塑,检测到的680种代谢物中,超过56%含量显著上调,可能对果实整体营养品质产生积极影响。

这项研究不仅是番茄风味育种的一大步,也展示了基因编辑技术在作物精准设计中的巨大潜力。它超越了传统育种的限制,快速创造出兼具优良性状与稳定表现的新种质。未来,这种爆米花番茄能否走向大众餐桌,又将为果蔬市场带来怎样的变革,值得期待。

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