【PBJ】基因编辑的低天冬酰胺小麦的田间表型评估

以下文章来源于植物生物技术Pbj ，作者J.RY

谷物中存在着游离天冬酰胺。在高温加工、烘烤和烘烤过程中，游离天冬酰胺会转化为致癌加工污染物——丙烯酰胺。2021年，英国的研究者Nigel G. Halford利用CRISPR-Cas9敲除天冬酰胺合成酶基因——TaASN2，创造出低浓度游离天冬酰胺的小麦。该基因编辑是通过将编码Cas9核酸酶的基因、4个引导RNA（gRNA）和一个Bar标记基因引入小麦（Triticum aestivum）中实现的。

在此，研究者报告了田间试验结果，178.35系中A亚基因组的TaASN2基因被无效，而23.60系和23.75系的TaASN2基因全被无效。同时还包括四个被称为TILLING系1-4，这四种品系AB亚基因组的TaASN2被无效。其来源于通过甲磺酸乙酯处理小麦品种Cadenza种子产生的突变体群体的选定系。将来自该品系的突变的TaASN2-A2基因回交到Claire背景生成AB亚基因组的TaASN2无效。(由于“自然”缺失，Claire缺少B亚基因组TaASN2基因)。相关成果以“Field assessment of genome edited, low asparagine wheat: Europe's first CRISPR wheat field trial”为题于2023年2月9日在著名国际期刊《Plant Biotechnology Journal》上在线发表。

gRNA和Bar基因在所有三个GE品系中都是分离的，而只有品系23.60仍含有Cas9基因。英国政府于2021年8月31日同意释放转基因生物。该田间试验是欧洲第一个包括基因组编辑(GE)小麦品系的试验。已经产生的第二个全亚基因组TaASN2无效GE系——59系在密切相关的基因TaASN1中具有额外的编辑。因为这些额外的编辑没有在同意发布转基因生物的申请中描述，所以这一系没有包括在田间试验中。

在玻璃容器下生长的品系178植株的谷粒中游离天冬酰胺的浓度在两代中分别是对照的56%和68%,而品系23是对照的43%和57%。田间试验的目的是确定在田间条件下是否保持低天冬酰胺表型，并评估品系在出苗、产量、千粒重(TGW)和组成方面的表现。

田间试验于2021年10月26日在英国哈彭登的Rothamsted农场播种。它包括56个6 × 1.8米的地块(图1A)，GE系178.35、23.60和23.75各有5个地块，TILLING系1-4，TILLING对照，其经过回交过程但在TaASN2中不含突变，加上Cadenza和Claire各有8个地块。钻孔前的测试显示，所有品系的发芽率> 95 %。

该研究表明，基因编辑小麦品系籽粒在田间保持着低游离天冬酰胺浓度，同时对加热面粉中丙烯酰胺的形成产生了相应的影响，并且对产量或氮含量没有显著影响。至少在该田间试验中结论不变。这一点很重要，因为低丙烯酰胺小麦的供应可以使食品企业遵守不断变化的丙烯酰胺法规，而无需对生产线进行昂贵的更改或降低产品质量。它还可能对消费者的膳食丙烯酰胺摄入量产生重大影响。然而，只有在正确的监管框架到位，育种家相信他们在转基因品种上的投资将获得回报的情况下，转基因植物才会被开发用于商业用途。

转自：“iPlants”微信公众号

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