乙烯是一种气态植物激素,长期以来我们知道它可以促进水果成熟,并在一定程度上影响货架期。
在《基因组编辑前沿》杂志上发表的一项研究中,研究人员利用CRISPR/Cas9系统对日本高级蜜瓜(Cucumis melo var. reticulatus“Harukei-3”)的乙烯合成途径进行了基因编辑,以延长其货架期。
筑波大学的研究人员利用基因编辑技术培育出了保质期比以前长 14 天的甜瓜。这种技术可以减少食物损失和浪费，促进全球粮食系统的可持续发展。资料来源：筑波大学
1-氨基环丙烷-1-羧酸氧化酶(ACO)与乙烯产生途径的最后一步相关,具有多个同源基因。该研究小组之前已经证明了蜜瓜基因组中存在5个CmACO基因(ACO的同源基因),并发现CmACO1基因在收获后的水果中表达量最高。因此,他们预计CmACO1基因对于提高蜜瓜果实的保鲜性非常重要。
在本研究中,研究人员选择CmACO1基因作为编辑目标,尝试在该基因中引入突变。收获的蜜瓜没有外源基因,并且诱导的突变可以遗传两个世代以上。在非基因编辑系(野生型)中,果实收获14天后开始产生乙烯,果皮变黄,果肉变软。
但是,在基因编辑突变体中,乙烯生成量仅为野生型的十分之一,果皮保持绿色,果肉仍然坚硬。这表明通过基因编辑引入CmACO1突变可以延长蜜瓜的货架期。
本研究结果表明,基因编辑技术可以有助于减少食品损耗,改善粮食安全。
More information: Satoko Nonaka et al, Targeted modification of CmACO1 by CRISPR/Cas9 extends the shelf-life of Cucumis melo var. reticulatus melon, Frontiers in Genome Editing (2023).
DOI: 10.3389/fgeed.2023.1176125
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