Enzymtechnik
Offener Zugang

Abstrakt

Effiziente Produktion von hochresistentem Stärkereis durch gezielte Mutagenese des Stärkeverzweigungsenzyms Ⅱb mittels CRISPR/Cas9

Hsi-Chao Wang, Su-Ying Yeh, Yong-Pei Wu, Yu-Chia Hsu, Maurice SB Ku*

Reis ist für die Hälfte der Weltbevölkerung das Grundnahrungsmittel. Reisstärke enthält wenig resistente Stärke (RS) und hat einen hohen
glykämischen Index (GI). RS hat an Bedeutung gewonnen, da es bei der Vorbeugung verschiedener Krankheiten hilfreich ist.
Das Stärkeverzweigungsenzym IIb (SBEIIb) spielt eine Schlüsselrolle bei der Amylopektinsynthese im Endosperm von Getreide. In dieser Studie haben wir
OsSBEIIb in der Japonica-Reissorte Tainung82 (TNG82) durch CRISPR/Cas9 mutiert und die molekularen und
physikochemischen Veränderungen in OsSBEIIb-Mutantenlinien untersucht, z. B. Genexpression, Enzymaktivität, Amylosegehalt
(AC), RS und GI. Wie erwartet wurden die Genexpression und die Enzymaktivität von OsSBEIIb deutlich herunterreguliert,
während die AC- und RS-Gehalte progressiv von 17,4 % bzw. 0,5 % des Gewichts auf bis zu
25,0 % bzw. 7,5 % in heterozygoten Mutantenlinien und 36,0 % bzw. 12,0 % in homozygoten Mutantenlinien anstiegen. Folglich
sank mit zunehmendem RS und verringerter Rate der reduzierenden Zuckerproduktion der GI in heterozygoten
und homozygoten mutierten Reisendospermen progressiv um 11 % bzw. 28 %. Anschließend wurden in den T1-Populationen transgenfreie Pflanzen
identifiziert. Unsere Ergebnisse zeigen die präzise und effiziente Erzeugung von
transgenfreiem Reis mit hohem RS und niedrigem GI durch CRISPR/Cas9, um eine geeignetere Stärkequelle für Typ-II-Diabetes bereitzustellen.