高油酸低脂氧合酶(FAD-LOX)多基因编辑大豆优异种质创制

大豆是植物油和蛋白质的主要来源。不饱和脂肪酸的含量是影响植物油品质的主要因素,油酸是不饱和脂肪酸中含量最丰富的成分之一,具有较强的氧化稳定性和热稳定性。增加油酸的含量可以提高大豆油的耐储存性,也有利于人体健康。GmFAD2-1A和GmFAD2-1B是大豆编码脂肪酸去饱和酶,调控油酸向亚油酸转化的关键基因。脂氧合酶是大豆种子中的抗营养因子之一。它在酶促氧化的条件下产生豆腥味,限制了大豆产品的应用。为满足不同人群的需要和降低加工成本,有必要培育无脂氧合酶的突变品系。大豆中GmLOX基因(包括GmLOX1、GmLOX2、GmLOX3)编码脂氧合酶。脂氧酶也能催化亚油酸氧化生成脂质氢过氧化物,然后形成豆腥味。因此,降低亚油酸的含量有助于减少豆腥味的形成。同时编码脂氧酶也能延缓豆油的酸败。本研究利用CRISPR/Cas9对中吉602的GmFAD2-1A、GmFAD2-1B、GmLOX1、GmLOX2和GmLOX3基因进行编辑。通过农杆菌介导的大豆遗传转化,在T2代分离到7个具有不同等位变异的优异新种质。与中吉602相比,突变体种子中脂氧合酶活性显著降低,油酸含量提高至81.7%~83.5%。本研究为有效开发大豆种质资源以满足不断变化的市场需求提供了新材料。