研究發現高營養水稻新型育種材料

中科院植物研究所、中國農科院作物科學研究所與澳大利亞聯邦科學和工業組織合作，通過半粒種子篩選方法獲得了一個糊粉層增厚的水稻品系ta2，使水稻的維生素、微量元素和膳食纖維等營養品質因子得到普遍提升。這是國際上首次發現的一種可用于培育高營養水稻的新型育種材料。該成果日前在美國《國家科學院院刊》上在線發表。

人類70%的糧食來自禾本科作物的胚乳，而胚乳由糊粉層和淀粉胚乳兩部分組成。白米來自淀粉胚乳，主要成分為淀粉類碳水化合物，外部糊粉層則富含蛋白質、維生素、膳食纖維和微量元素。盡管兩者發育起源相同，但分化命運和營養物質積累迥異。這方面的研究既可以回答植物發育學領域的前沿問題，又可為禾本科作物營養改良和品質提高提供理論和技術支持。

中國農科院作物科學研究所劉春明研究組創建了一種半粒種子篩選體系，并利用這一體系篩檢了近3萬粒種子，從而獲得了上述特殊的水稻品系。基因克隆發現，這一表型由一個DNA去甲基化酶基因OsROS1顯性負突變體產生，其糊粉層從一般水稻的1層細胞增加到4～10層。小麥、玉米、大麥等禾本科作物中均存在與OsROS1蛋白序列相似性很高的去甲基化酶，并在胚乳發育過程中表達。

“這一發現為了解禾本科作物胚乳發育和營養物質積累的表觀遺傳調控提供了理論基礎。同時，我們還利用自主開發的水稻高通量TILLING平臺獲得了一批OsROS1基因等位突變新種質，為水稻營養品質改良育種提供了重要的遺傳材料。”劉春明表示。

目前，該研究組正嘗試利用基因編輯技術調控小麥、玉米等作物中去甲基化酶ROS1基因的表達活性，有望開拓禾本科作物營養品質育種的新路徑。