PBJ | 中国农科院油料所利用基因编辑创制出低超长链脂肪酸花生优质新种质

花生（Arachis hypogaea L.）是世界范围内重要的油料作物，在解决营养不良和确保食品安全方面发挥关键作用。与其他大宗油料不同，花生仁中含约4.3%~9.8%的超长链脂肪酸（very long chain fatty acids, VLCFAs），主要为花生酸（C20:0）、二十碳烯酸（C20:1）、癸酸（C22:0）和木聚烷酸（C24:0），然而其中大部分为饱和脂肪酸（saturated fatty acids, SFAs）。由于摄入过多超长链饱和脂肪酸（very long chain saturated fatty acid，VLCSFA）会增加心血管疾病的患病风险，因此非常有必要降低花生籽仁中VLCSFA的含量，对提升花生营养品质具有重要意义。

该团队此前已研究发现编码β-酮酯酰CoA合成酶（β-ketoacyl-CoA synthases， KCS）的AhKCS1和AhKCS28参与调控花生种子中VLCFA含量，但是，在这两个基因内及其上下游区域均未检测到序列变异，表明进一步花生VLCFA含量有进一步降低的空间。在此基础上，该研究利用CRISPR/Cas9系统分别在普通油酸品种中花12和高油酸种质JC30中敲除了AhKCS1和AhKCS28基因。共获得了61个以中花12为转化受体的AhKCS1/AhKCS28双突变体，并对纯合突变体A-2、A-3和A-9种子中的脂肪酸组成进行了分析。与对照中花12相比，C20:0在A-2、A-3和A-9种子中的含量由1.7%降低至0.4%-0.5%，C22:0在双突变体种子中的含量由2.8%降低至0.0%-0.3%，C20:1和C24:0在双突变体种子中未检测到，VLCFA的总量由6.9%降低至0.4%-0.9%。共获得了60个以JC30为转化受体的AhKCS1/AhKCS28双突变体，同样对纯合突变体B-37、B-38和B-59种子中的脂肪酸组成进行了分析。与对照JC30相比，C20:0和C20:1在B-37、B-38和B-59种子中的含量由1.0%降低至0.4%，C22:0在双突变体种子中的含量由1.4%降低至0.2%， C24:0在双突变体种子中也未检测到，VLCFA的总量由4.1%降低至1.0%。该研究表明AhKCS1和AhKCS28基因是调控花生种子VLCFA含量的关键基因；通过敲除这两个基因成功培育出低VLCFA含量的花生新种质。此外，该研究还开发出了高效的花生CRISPR/Cas9基因编辑平台，该平台在加速花生遗传改良和生物育种方面具有巨大潜力。