基因編輯如何讓玉米甜又糯?

2020-05-31 11:23 admin
大家好,我是玉米“棒棒”!

  我是中國第一大作物,用途廣泛,產(chǎn)區遍布全國,年播種面積6億畝以上,占全國耕地面積的三分之一。

  我的祖先生活在中南美洲熱帶地區,懶懶的又怕冷,喜歡短短的白天。換個(gè)地方就很容易”水土不服”,如果把它們種到哈爾濱,夏天溫度合適,可白晝太長(cháng),祖先們就光長(cháng)個(gè)不結玉米粒啦。

  為了改變祖先在溫帶的”水土不服”,古印第安人、瑪雅人、阿茲特克人花了數千年時(shí)間把它們馴化,就有了現在的我——玉米“棒棒”! 可是我積習難改,費了那么大的力氣,也只能讓不到1%的玉米可以在溫帶生長(cháng)。如今,在溫帶生產(chǎn)的這1%的玉米占了全世界玉米的70%。

  不過(guò),遺憾的是,產(chǎn)量上來(lái)了,可祖先的遺傳多樣性也丟失了99%。熱帶玉米起源中心有好多抗病、抗蟲(chóng)、耐熱、耐干旱的優(yōu)質(zhì)玉米,它們到了北方還是”水土不服”。

  為了改變這一困境,科學(xué)家們用基因編輯工具對我的基因做了小手術(shù),修改了我感受日照長(cháng)短的基因。我熱帶老家那些優(yōu)質(zhì)多抗的七姑八姨、三叔四舅現在也都可以在北半球的夏天生長(cháng)結籽粒啦!

  我們棒棒家族的籽粒里含有淀粉、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)等很多營(yíng)養成分,口味多樣,其中最受大眾喜愛(ài)的當屬甜玉米和糯玉米。不過(guò),你知道么,以前的棒棒口味可沒(méi)現在這么“棒”,實(shí)際上籽粒一點(diǎn)都不甜或不粘。如今的我之所以美味可口,是因為我的籽粒中占據主導地位的成分——淀粉發(fā)生了很大變化。

  淀粉這個(gè)小伙伴可不能小覷,我的口味可和它有著(zhù)莫大的關(guān)系。如甜玉米棒棒吃起來(lái)甜甜的,還有點(diǎn)水果的爽脆,是因為它的籽粒中含有較多的糖和少量的淀粉;而糯玉米棒棒則不同,口味不甜但口感卻很軟糯,這是因為它的籽粒中淀粉多而糖少,且其淀粉里只含有支鏈淀粉。

  那,到底是誰(shuí)掌握了甜糯的密碼呢?以前,我們利用自然界基因突變,通過(guò)常規育種來(lái)選育甜玉米或糯玉米品種,品種選育時(shí)間需要4~5年,現在,科學(xué)家們利用基因編輯技術(shù)對我的基因進(jìn)行了修改,打破了一個(gè)叫淀粉合酶的“媒婆”的生存之道,阻斷了糖轉化成淀粉的通路,棒棒就變得香甜無(wú)比了。

  同樣的道理,科學(xué)家利用基因編輯技術(shù)改變我的另外一個(gè)酶,就能成功地使淀粉組成發(fā)生了變化,全部變成支鏈淀粉,這樣我就變成了軟軟的、粘粘的糯玉米了。糯玉米可是東南亞人民的最?lèi)?ài)哦。

  那,有沒(méi)有一種玉米是又糯又甜呢?沒(méi)錯,如果你把掌管甜糯這兩個(gè)酶的基因都進(jìn)行編輯,就能變出一個(gè)既甜又糯的玉米棒棒。

  除了產(chǎn)量和口味,科學(xué)家們還在想著(zhù)法子為我塑型瘦身,這樣一來(lái),一塊地里就可以有更多的棒棒們站在一起接受陽(yáng)光雨露而又不擁擠,生產(chǎn)更多的糧食,而瘦身的背后,同樣是基因編輯“魔剪””在起作用,如今的我一改往日披散慵懶的外形,苗條又精神!

  如今,棒棒家族在科學(xué)家們的幫助下茁壯成長(cháng),被制造出很多不同的風(fēng)味、品質(zhì)和身形,如果被更廣泛的應用推廣,人類(lèi)的生活將越來(lái)越美好啦!

  更多信息,請關(guān)注作物學(xué)報英文版 the Crop Journal 作物基因編輯專(zhuān)輯。


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