基因编辑改造白麦：抗穗发芽红麦新品种培育成功

用基因编辑技术修复Tamyb10基因的功能，创制抗穗发芽红麦。中国农科院供图

近日，中国农业科学院深圳农业基因组研究所绿色轻简超级稻遗传解析与分子育种创新团队联合作科所等单位成功创制抗穗发芽红麦，成功将白粒小麦转化为红粒小麦，并提高了小麦的抗穗发芽能力。该方法可实现优良白麦品种的快速改良，并将有助于快速培育具有穗发芽抗性的红麦新品种。相关研究成果发表在《植物生物技术》（Plant Biotechnology Journal）上。

小麦是全球最重要的谷类作物之一。小麦成熟期如果遇连阴雨，不能及时收获，常出现受潮的麦粒在麦穗上发芽，这种现象被称为穗发芽。穗发芽严重影响小麦产量和品质。一般来说，红粒小麦比白粒小麦抗穗发芽。

在普通六倍体小麦中，Tamyb10基因通过激活类黄酮与脱落酸（ABA）生物合成相关基因来调控籽粒颜色和穗发芽抗性。由于长期的驯化，大多数白粒小麦品种中Tamyb10-A1/B1/D1基因由于插入或缺失突变，导致小麦种皮花青素不能正常积累而呈现白色种皮。

研究人员针对Tamyb10-B1a基因的19bp缺失位点设计特异性gRNA，利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得Tamyb10-B1a基因的+1bp编辑植株，从而使白皮小麦中Tamyb10-B1a基因19bp缺失导致的移码突变修复为18bp缺失，进而使Tamyb10-B1基因恢复编码蛋白的能力。通过上述策略成功地将白粒小麦转化为红粒小麦，并提高了小麦的抗穗发芽能力。

除了籽粒颜色和抗穗发芽外，该基因编辑小麦在其他农艺性状上与对照品种没有区别。该方法可实现优良白麦品种的快速改良，不需要经过繁锁的杂交聚合和回交，并将有助于快速培育具有穗发芽抗性的红麦新品种。

该研究得到国家重点研发计划、广东省科学技术基金、国家自然科学基金、中国博士后科学基金的资助。