近日,中国水稻研究所种子发育团队利用合成生物学手段,将水稻种子油脂含量从2.3%提升至11.7%,为高产水稻、玉米、马铃薯、木薯等淀粉类粮食作物转换为油料用途提供了新的技术途径和思路。相关研究成果近日在线发表在《植物通讯》上。
淀粉或油脂是植物光合产物在种子中的两种主要储存形式。大豆、油菜等油料作物通常具有高油脂、高蛋白、低产特性,比如大豆含油量为15%~26%、蛋白含量约为40%、单产约为2吨/公顷;而水稻、马铃薯等粮食作物产量相对较高,但是油脂、蛋白含量偏低,比如水稻含油量为2%~3%、蛋白含量约为10%、单产约为7吨/公顷。
除了在油料作物中提升单产和油脂含量之外,利用粮食作物的高产特性改造油脂合成通路,提升粮食作物籽粒的油脂含量,也是解决我国植物油脂供给大量依赖于进口的重要途径。理论上讲,水稻在产量不变的前提下,油脂含量从~2%提升至~6%即可成为大豆的替代油脂来源。
据介绍,该研究团队通过集成“提效”“引流”和“扩容”3种策略提升水稻种子的油脂含量,最终在我国南方稻区的主栽品种——南粳46中创制了高油脂水稻种质,其糙米中油脂相对含量由2.33%提升至11.72%,为目前已报道的淀粉类粮食作物中的最高油脂水平,可以媲美大豆等油料作物,单粒种子油脂含量也由0.5毫克提升至1毫克。