近日,中国农业科学院生物技术研究所作物代谢调控与营养强化创新团队在高花青素玉米种质创制方面取得新进展,创制了高花青素紫玉米种质,该工作是双向启动子研究和紫胚种质创制工作的延伸,为花青素的功能性食品制造和着色剂生产拓宽新资源。相关成果发表在植物科学类杂志《植物与细胞生理学(Plant　&　Cell　Physiology)》。

花青素是天然存在的黄酮类物质,不但是强效抗氧化剂,而且能够提高人体对维生素的吸收利用率。在糖尿病、肥胖症等疾病预防及治疗、功能性食品制造和食品着色剂具有广泛应用。与其他产花青素植物相比,玉米具有生物量大,耐储运等优势。但目前紫玉米种质中花青素仅在生物量有限的种皮或糊粉层细胞中(单层细胞)积累,含量约为200毫克/公斤干重。

花青素的合成是多个酶参与的复杂过程,调控相对复杂。为了提高玉米籽粒中花青素的含量,该研究以玉米胚中特异表达的双向启动子PZmBD1为基础,搜集胚乳特异性顺式作用元件并根据其特性组成不同的组合融合到PZmBD1中,得到种子特异表达的双向启动子P2R5SGPA。以该启动子驱动花青素合成的调控基因ZmC1和ZmR2以及结构基因ZmBZ1和ZmBZ2,构建了多基因表达体系,稳定转化玉米实现了花青素在玉米胚和胚乳中合成,积累量高达2910毫克/公斤干重,创制了高花青素紫玉米种质。

该研究由转基因重大专项、国家自然科学基金和国家重点基础研究计划资助,柳小庆副研究员和李素贞博士为共同第一作者,陈茹梅研究员为通讯作者。

( 崔 艳 )