李家洋院士PNAS发表水稻新研究成果

　　

生物通报道：抗性淀粉（RS）有预防糖尿病、减少腹泻、炎症性肠道疾病、结肠癌和慢性肾病、肝病发生的潜力。10月18日在《PNAS》发表的一项研究中，来自中科院遗传与发育生物学研究所和浙江大学的研究人员，在水稻中确定了两个关键的淀粉合成酶基因，它们共同调节着RS的生物合成。这些研究结果有望应用于选育出热米饭中具有改良RS的水稻品种，对于理解其他主要谷物作物中的RS生物合成，也具有重要的意义。中科院遗传与发育生物学研究所的李家洋院士和浙江大学原子核农业科学研究所的吴殿星研究员，是本文共同通讯作者。延伸阅读：李家洋等提出植物基因组编辑监管框架；徐华强、李家洋Cell Res揭示信号通路新机制；李家洋院士权威期刊发表评论文章。

目前，全球2型糖尿病的发病率有显著的增加。这种增加被认为是由于饮食和生活方式的变化，并且在亚洲地区变得越来越明显。食用抗性淀粉（RS）含量高的食物，可以帮助控制糖尿病，因为其可被小肠缓慢的消化和吸收，从而降低餐后血糖和胰岛素反应。RS含量高的食物也有预防病原体感染、腹泻、炎症性肠道疾病、结肠癌和慢性肾脏、肝脏疾病的潜力。摄食RS可以增加饱腹感，减少热量的摄入，有助于体重管理。因此，改善食物中的RS含量和性能，是一个重要的目标。

水稻（Oryza sativa L.）是世界一半以上人口的主要粮食作物，对于许多人来说，它是营养和碳水化合物的主要来源。科学建议，每天摄食18-20g的米饭对健康是有益的，但是热米饭中的RS含量通常少于3%。目前已经确定了具有改良RS的水稻品种或突变体，例如Goami No. 2、Gongmi No. 3、RS111和Jiangtangdao 1。

索取QuantStudio 3和QuantStudio 5 qPCR系统的详细技术资料，请填写联系方式

通过抑制淀粉分支酶（SBEs）的表达和与RS含量共分离的一个SBEIIb突变体，科学家们已经培育出了高RS、高直链淀粉的转基因水稻。在其他谷物中，可溶性淀粉合成酶（SS）SSIIa和SBE的下调，可使大麦和小麦中的RS含量更高。由于RS生产的根本分子机制在很大程度上是未知的，因此，新的RS基因的发现，无论对于澄清RS的生物合成，还是对于高RS水平品种的育种，都是至关重要的。因此，研究人员筛选了一个诱变的杂交水稻恢复系R7954，该水稻品种煮出的热米饭中RS含量很高。这种策略的目的在于，在具有商业价值的籼稻品种中确定有实用价值的新RS基因。

在这项研究中，通过籼稻中一个RS位点的图位克隆，该研究小组确定了一个有缺陷的可溶性淀粉合成酶基因（SSIIIa），其负责RS的生产，并进一步表明，RS生产依赖于Waxya (Wxa)等位基因的高表达，这在籼稻品种中是很普遍的。由此产生的RS具有改性的颗粒结构；直链淀粉、脂质和直链淀粉-脂质复合物的含量很高；并且理化特征发生了改变。这一研究结果为提高煮熟大米中的RS含量，特别是籼稻品种——其在南亚地区占主导低温，提供了机会。

（生物通：王英）

注：吴殿星，男，1971年2月生，浙江大学农业与生物技术学院研究员，博士生导师。1993年于浙江大学获农学士学位，1995年10月于浙江大学获理学硕士。2001年7月于浙江大学获理学博士。作为访问学者，曾先后科访和进修于美国国家水稻研究中心进修、西澳农业部、国际原子能机构等大学和机构。现为中国农业生物技术协会理事、中国作物生物技术分会理事、浙江省原子能农学会理事。2006年获浙江省农业科技先进工作者，2007年入选教育部新世纪人才计划。工作研究领域：以我国传统粮食作物水稻为模式对象，以方法学和关键性状的创新为突破口，开展功能型农业生物的品种设计和遗传调控研究，服务于种源农业，面向食品、医药和化工。

李家洋，男，博士，研究员，博士生导师农业部副部长、党组成员，中国农科院院长1956年出生于安徽肥西，植物分子遗传学家。1982年初获安徽农业大学学士学位，1984年获中科院遗传研究所硕士学位，1991年获美国布兰代斯大学博士学位，并进入美国康乃尔大学汤普逊植物研究所从事博士后研究。1994年回国工作，历任中国科学院遗传研究所所长助理、所长，遗传与发育生物学研究所所长。2004年1月任中国科学院党组成员、副院长， 2011年11月任农业部党组成员、副部长，中国农业科学院院长。先后获“国家杰出青年基金”、中国科学院“****”、国家自然科学委员会优秀团队研究基金。2004年获全球华人生物科学家大会生命科学成就奖和何梁何利生命科学奖，2005年获国家自然科学奖二等奖、发展中国家科学院讲演奖、****成就二等奖，2011年获美国植物生物学家协会（American Society of Plant Biologists) 终身会员奖（Corresponding Membership Award）。2001年当选中国科学院院士，2004年当选发展中国家科学科学院院士，2011年当选美国科学院外籍院士，2012年当选德国科学院院士。

生物通推荐原文摘要：
Critical roles of soluble starch synthase SSIIIa and granule-bound starch synthase Waxy in synthesizing resistant starch in rice
Abstract：Changes in human lifestyle and food consumption have resulted in a large increase in the incidence of type-2 diabetes, obesity, and colon disease, especially in Asia. These conditions are a growing threat to human health, but consumption of foods high in resistant starch (RS) can potentially reduce their incidence. Strategies to increase RS in rice are limited by a lack of knowledge of its molecular basis. Through map-based cloning of a RS locus in indica rice, we have identified a defective soluble starch synthase gene (SSIIIa) responsible for RS production and further showed that RS production is dependent on the high expression of the Waxya (Wxa) allele, which is prevalent in indica varieties. The resulting RS has modified granule structure; high amylose, lipid, and amylose–lipid complex; and altered physicochemical properties. This discovery provides an opportunity to increase RS content of cooked rice, especially in the indica varieties, which predominates in southern Asia.