中國農(nóng)科院生物所創(chuàng)制高花青素玉米種質(zhì)

近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物代謝調(diào)控與營養(yǎng)強(qiáng)化創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在高花青素玉米種質(zhì)創(chuàng)制方面取得新進(jìn)展，創(chuàng)制了高花青素紫玉米種質(zhì)，該工作是雙向啟動子研究和紫胚種質(zhì)創(chuàng)制工作的延伸，為花青素的功能性食品制造和著色劑生產(chǎn)拓寬新資源。相關(guān)成果發(fā)表在植物科學(xué)類雜志《植物與細(xì)胞生理學(xué)（Plant & Cell Physiology）》。

花青素是天然存在的黃酮類物質(zhì)，不但是強(qiáng)效抗氧化劑，而且能夠提高人體對維生素的吸收利用率。在糖尿病、肥胖癥等疾病預(yù)防及治療、功能性食品制造和食品著色劑具有廣泛應(yīng)用。與其他產(chǎn)花青素植物相比，玉米具有生物量大，耐儲運(yùn)等優(yōu)勢。但目前紫玉米種質(zhì)中花青素僅在生物量有限的種皮或糊粉層細(xì)胞中（單層細(xì)胞）積累，含量約為200 mg/kg干重。

花青素的合成是多個(gè)酶參與的復(fù)雜過程，調(diào)控相對復(fù)雜。為了提高玉米籽粒中花青素的含量，該研究以玉米胚中特異表達(dá)的雙向啟動子PZmBD1為基礎(chǔ)，搜集胚乳特異性順式作用元件并根據(jù)其特性組成不同的組合融合到PZmBD1中，得到種子特異表達(dá)的雙向啟動子P2R5SGPA。以該啟動子驅(qū)動花青素合成的調(diào)控基因ZmC1和ZmR2以及結(jié)構(gòu)基因ZmBZ1和ZmBZ2，構(gòu)建了多基因表達(dá)體系，穩(wěn)定轉(zhuǎn)化玉米實(shí)現(xiàn)了花青素在玉米胚和胚乳中合成，積累量高達(dá)2910mg/kg 干重，創(chuàng)制了高花青素紫玉米種質(zhì)。

該研究由轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃資助，柳小慶副研究員和李素貞博士為共同第一作者，陳茹梅研究員為通訊作者。