李家洋院士PNAS發表水稻新研究成果

　　抗性淀粉（RS）有預防糖尿病、減少腹瀉、炎癥性腸道疾病、結腸癌和慢性腎病、肝病發生的潛力。10月18日在《PNAS》發表的一項研究中，來自中科院遺傳與發育生物學研究所和浙江大學的研究人員，在水稻中確定了兩個關鍵的淀粉合成酶基因，它們共同調節著RS的生物合成。這些研究結果有望應用于選育出熱米飯中具有改良RS的水稻品種，對于理解其他主要谷物作物中的RS生物合成，也具有重要的意義。中科院遺傳與發育生物學研究所的李家洋院士和浙江大學原子核農業科學研究所的吳殿星研究員，是本文共同通訊作者。

　　目前，全球2型糖尿病的發病率有顯著的增加。這種增加被認為是由于飲食和生活方式的變化，并且在亞洲地區變得越來越明顯。食用抗性淀粉（RS）含量高的食物，可以幫助控制糖尿病，因為其可被小腸緩慢的消化和吸收，從而降低餐后血糖和胰島素反應。RS含量高的食物也有預防病原體感染、腹瀉、炎癥性腸道疾病、結腸癌和慢性腎臟、肝臟疾病的潛力。攝食RS可以增加飽腹感，減少熱量的攝入，有助于體重管理。因此，改善食物中的RS含量和性能，是一個重要的目標。

　　水稻（Oryza sativa L.）是世界一半以上人口的主要糧食作物，對于許多人來說，它是營養和碳水化合物的主要來源。科學建議，每天攝食18-20g的米飯對健康是有益的，但是熱米飯中的RS含量通常少于3%。目前已經確定了具有改良RS的水稻品種或突變體，例如Goami No. 2、Gongmi No. 3、RS111和Jiangtangdao 1。

　　通過抑制淀粉分支酶（SBEs）的表達和與RS含量共分離的一個SBEIIb突變體，科學家們已經培育出了高RS、高直鏈淀粉的轉基因水稻。在其他谷物中，可溶性淀粉合成酶（SS）SSIIa和SBE的下調，可使大麥和小麥中的RS含量更高。由于RS生產的根本分子機制在很大程度上是未知的，因此，新的RS基因的發現，無論對于澄清RS的生物合成，還是對于高RS水平品種的育種，都是至關重要的。因此，研究人員篩選了一個誘變的雜交水稻恢復系R7954，該水稻品種煮出的熱米飯中RS含量很高。這種策略的目的在于，在具有商業價值的秈稻品種中確定有實用價值的新RS基因。

　　在這項研究中，通過秈稻中一個RS位點的圖位克隆，該研究小組確定了一個有缺陷的可溶性淀粉合成酶基因（SSIIIa），其負責RS的生產，并進一步表明，RS生產依賴于Waxya (Wxa)等位基因的高表達，這在秈稻品種中是很普遍的。由此產生的RS具有改性的顆粒結構；直鏈淀粉、脂質和直鏈淀粉-脂質復合物的含量很高；并且理化特征發生了改變。這一研究結果為提高煮熟大米中的RS含量，特別是秈稻品種——其在南亞地區占主導低溫，提供了機會。