PBJ | 中国农业科学院作科所创制＂抗冻融玉米＂破解冷冻食品痛点
近期，中国农业科学院作物科学研究所谢传晓研究团队在《植物生物技术（Plant Biotechnology Journal）》上发表了题为 “Enhancing the freeze - thaw stability of maize starch via targeted mutation of both Waxy1 and Sugary2” 的论文。研究发现，借助 CRISPR/Cas9 技术对淀粉合成过程中的基因进行靶向突变，能显著提升玉米淀粉的冻融稳定性。该种淀粉可优化冷冻食品品质，攻克冷冻食品 “老化回生” 难题，大幅提高玉米的营养价值与经济价值，为其他作物品质育种开辟新思路。在这个快节奏的时代，冷冻食品凭借易加工、风味佳等优势，深受家庭青睐。众多冷冻食品（如水果馅料、汤品、酱料、冷冻面糊及奶油基质产品等）都以淀粉作为主要原料或添加剂来优化质地与口感。然而，这些食品在上市前常需长时间存放或经受多次冻融，其间温度的波动易引发冰晶融化、水分流失及质地软化等品质下降问题，其主要原因是淀粉的冻融稳定性较差。因此，淀粉的冻融稳定性对于淀粉基食品（特别是冷冻食品）的品质起着决定性作用，也是目前淀粉基食品加工业面临的重大难题。玉米是全球种植最广的作物，玉米淀粉在世界淀粉产量中占据主导地位。因此，培育具有优异冻融稳定性的玉米新品种意义重大。研究人员利用 CRISPR/Cas9 技术对 Waxy1 和 Sugary2 基因进行靶向突变，发现双基因突变体淀粉的冻融稳定性显著提高。在淀粉冻融稳定性评估中，经三次冻融循环后，野生型、Waxy1 突变体和 Sugary2 突变体淀粉糊呈现海绵状结构，后续循环中出现明显水分流失。而双基因突变体淀粉糊在冻融循环中从高度透明的胶体溶液变为透明度低的白色胶体溶液，前三次循环无水分流失，第六次循环水分流失不超过 10%，冻融稳定性出色。进一步调查发现，Waxy1和 Sugary2双基因突变体的综合农艺性状与野生型相似，未发现显著负面效应。
图1 编辑玉米Waxy1和Sugary2基因提高淀粉冻融稳定性中国农业科学院作物科学研究所硕士研究生马铭政和刘沛枫为论文的共同第一作者，谢传晓研究员和刘昌林副研究员为论文共同通讯作者。朱金洁副研究员、祁显涛副研究员和高照旭助理研究员为该工作提供了指导和支持。该研究得到农业生物育种国家科技重大专项、国家重点研发计划等项目的资助。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70140本公众号免费发布招聘信息和宣传科研成果
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