8月17日，我室刘巧泉教授团队联合国际水稻研究所Nese Sreenivasulu博士在植物学领域国际著名期刊《Trends in Plant Science》（IF=14.416, IF5year=15.727）在线发表题为“Waxy Editing: Old Meets New”的评述性论文，总结和评述了淀粉类作物中蜡质基因（Waxy, Wx）相关的研究进展。提出使用双管齐下的方法，通过结合“老”自然等位变异和“新”基因编辑技术，精确调控Wx基因和直链淀粉含量，以培育优质和健康的创新谷物。

淀粉是农作物中可收获器官的最主要成分，是人类食物的主要能量来源。在水稻、玉米、小麦、大麦、马铃薯和木薯等富含淀粉的作物中，直链淀粉含量是决定其烹饪后适口性、粘性、消化速率和籽粒透明度的主要因素。Wx是控制直链淀粉含量的主效基因，也是作物品质改良中被广泛选择的一个老基因。水稻Wx基因突变后变为糯稻，我国劳动人民早在两千多年前便意识到了稻米的糯与非糯之分。自上世纪80年代主要作物中的Wx基因被相继克隆以来，研究人员围绕应用优良Wx自然等位变异改良育种目标中的直链淀粉含量开展了大量工作，极大改善了作物的口感和品质，使具有不同特性的淀粉广泛应用于食品加工、制药、造纸、粘合剂和生物燃料等工业中。

一般而言，中至低等直链淀粉含量的淀粉食品往往具有更好的适口性，但消化速率较快；而高直链淀粉食品尽管适口性较差，但消化慢，有利于预防II型糖尿病和肥胖症等。因此，选择恰当的直链淀粉含量，平衡淀粉适口性与消化速率对于培育具好吃又健康的新型作物品种具有重要意义。基因组编辑技术的出现为在“老”Wx等位基因基础上创建更多“新”Wx有利等位变异进而精确调控直链淀粉含量提供了可能。

最新研究显示，直接在优良种质中编辑Wx基因创建的新型糯玉米田间试验均表现出增产，表明利用基因编辑技术直接编辑Wx基因有利于克服传统回交育种的遗传累赘。此外，在水稻中报道的通过编辑Wx基因启动子上的顺式作用元件、剪切位点和关键氨基酸位点三种策略为创建直链淀粉含量精确调控的“新”Wx等位基因提供了方法，也为解决现有Wx自然等位基因的缺陷提供了方案。综合前人的报道，Wx基因上其他能影响酶活性、蛋白质稳定性、底物结合能力及磷酸化等的相关位点可作为进一步Wx基因编辑的新靶点。基于Wx基因的高度保守性，在不同淀粉类作物中或不同Wx等位基因背景下采取相同的策略可以创造更多直链淀粉含量变异的新型作物品种、新型Wx等位基因。

该文是对我室刘巧泉教授团队和近期相关研究论文的一个总结和评述。我室博士研究生黄李春为第一作者，刘巧泉教授和国际水稻研究所Nese Sreenivasulu博士为论文共同通讯作者。

图1 直链淀粉和理化特性的相关性

图2 “老”Wx基因自然变异和““新”编辑产生的Wx等位基因