徐茂森 張濤 孫亞麗 馮瀟瀟 唐家琪 王子瑞 張超 于恒秀

摘要：抗性淀粉作為一種高膳食纖維的功能性食品成分，因其獨(dú)特的功能特性和有利于健康的益處而受到重視，其生理作用包括對(duì)血糖、空腹血漿甘油三酯和膽固醇水平的控制以及促進(jìn)吸收礦物質(zhì)，是近年來(lái)功能食品和作物遺傳領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。水稻產(chǎn)量約占全球糧食作物的一半，高抗性淀粉水稻具有重大的研究意義和應(yīng)用潛力。隨著育種技術(shù)的不斷進(jìn)步，高抗性淀粉水稻的研究也取得了飛速突破。本文介紹了抗性淀粉的分類和制備方法，抗性淀粉有利于健康的益處及其在食品中的應(yīng)用，以及國(guó)內(nèi)外通過(guò)常規(guī)育種、誘變育種、基因工程技術(shù)等手段培育具有不同抗性淀粉含量水稻的研究進(jìn)展，以期為高抗性淀粉水稻遺傳育種研究提供參考。

關(guān)鍵詞：水稻;抗性淀粉;作用;研究進(jìn)展;基因工程技術(shù);應(yīng)用

中圖分類號(hào)：S511.203 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2022）11-0023-08

收稿日期：2022-02-10

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：31872859）;江蘇省太倉(cāng)市科技計(jì)劃（編號(hào)：TC2019JC10）;江蘇高校優(yōu)勢(shì)學(xué)科建設(shè)工程。

作者簡(jiǎn)介：徐茂森（1997—），男，安徽合肥人，碩士研究生，主要從事水稻遺傳育種研究。E-mail：X19970927S@163.com。

通信作者：于恒秀，博士，教授，主要從事水稻遺傳育種研究。E-mail：hxyu@yzu.edu.cn。

全球經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，人們生活水平日益提升，高熱量、高鹽、高脂肪食物在飲食中占比逐漸增大，導(dǎo)致高血糖、高血壓、高血脂等慢性疾病的發(fā)病率越來(lái)越高。截至2019年底，全球糖尿病患者總數(shù)達(dá)到4.63億人，我國(guó)則達(dá)到1.16億人，并呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)。人們?nèi)找嬷匾曪嬍辰】?，?duì)食品中維生素、不飽和脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量越來(lái)越關(guān)注。然而，添加普通膳食纖維易對(duì)食物的口感、外觀、質(zhì)地等方面產(chǎn)生負(fù)面影響，限制了其廣泛應(yīng)用^[。淀粉作為碳水化合物主要來(lái)源于膳食，是植物中含量最豐富的多糖，抗性淀粉的出現(xiàn)使這些問(wèn)題得到很好的解決。針對(duì)高血壓、糖尿病等慢性病患者，我們將傳統(tǒng)育種技術(shù)與新興的基因編輯技術(shù)相結(jié)合，培育具有輔助治療和保健作用的高抗性淀粉水稻新品種，這對(duì)于改善我國(guó)以稻米為主食人群的營(yíng)養(yǎng)與健康狀況具有十分重要的意義。

1 抗性淀粉的定義及類型

抗性淀粉（resistant starch，RS）一詞最早由Englyst等于1982年在英國(guó)劍橋大學(xué)的鄧恩臨床營(yíng)養(yǎng)中心提出。RS是不能被人體小腸降解和吸收，但能在結(jié)腸中被發(fā)酵利用的淀粉或淀粉類食品的總稱?？剐缘矸鄞嬖谟谔烊皇澄镏校部勺鳛槭称诽砑觿┘尤胧澄镏?。根據(jù)其理化特性，RS分為5類：RS1（物理包埋淀粉）、RS2（抗性淀粉顆粒）、RS3（老化回生淀粉）、RS4（化學(xué)改性淀粉）、RS5（淀粉-脂質(zhì)復(fù)合物）。表1概述了這5類抗性淀粉和它們?cè)谛∧c內(nèi)的抗消化能力以及每種類型抗性淀粉的食物來(lái)源，下面對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)。

1.1 RS1

RS1是一種在物理上無(wú)法消化的抗性淀粉，可能是由于全部或部分碾磨的谷物、種子以及塊莖中存在完整的細(xì)胞壁。在這種情況下，淀粉無(wú)法接觸到淀粉分解酶和消化酶，并由于缺乏細(xì)胞壁降解酶，胃腸道也不可能降解細(xì)胞壁成分。這種淀粉只有經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)木捉阑蜓心?，才能在小腸內(nèi)完全消化。

1.2 RS2

RS2是天然淀粉顆粒，例如生馬鈴薯、綠香蕉、直鏈玉米中的淀粉顆粒，其構(gòu)象或結(jié)構(gòu)可防止消化。由于其結(jié)晶性質(zhì)，天然的未煮熟淀粉顆粒不易水解。RS2緊湊的結(jié)構(gòu)使其不易被消化酶和淀粉酶吸收。小腸對(duì)RS1、RS2的消化緩慢且不完全。1937年，Nowotny首次觀察到生馬鈴薯淀粉的抗性，他對(duì)多種植物的生淀粉進(jìn)行酶水解，并觀察到生馬鈴薯淀粉的酶水解程度很小。

1.3 RS3

物理改性淀粉屬于這一類。RS3是變性淀粉，主要指變性、再結(jié)晶直鏈淀粉，在糊化淀粉冷卻過(guò)程中以及在低溫或室溫下保存的熟食中形成。RS3在熱學(xué)上非常穩(wěn)定，通常在潮濕的食物中形成。由于熱穩(wěn)定性好，它是一種重要的淀粉組分，也存在于多種傳統(tǒng)食品中。RS3比顆粒狀淀粉具有更高的持水性，例如煮熟冷卻的馬鈴薯和玉米片。

1.4 RS4

RS4是一種經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾的淀粉，主要通過(guò)在淀粉聚合物上引入化學(xué)鍵來(lái)制備，這些化學(xué)鍵會(huì)干擾消化淀粉酶的作用，類似于抗性低聚糖和聚葡萄糖。已醚化、酯化或與化學(xué)品交聯(lián)以降低其消化率的淀粉屬于這一類別。

1.5 RS5

RS5是由于淀粉和脂質(zhì)之間發(fā)生相互作用時(shí)，直鏈淀粉和支鏈淀粉的長(zhǎng)支鏈與脂肪醇或脂肪酸結(jié)合形成的單螺旋復(fù)合物，具有熱穩(wěn)定性。這些復(fù)合物可以在食品加工過(guò)程中形成，也可以在受控條件下制備。RS5的結(jié)構(gòu)和形成取決于植物來(lái)源。RS5是由水不溶性線性聚α-1，4-葡聚糖組成的多糖，對(duì)α-淀粉酶的降解具有抗性。這些多糖促進(jìn)短鏈脂肪酸特別是丁酸的形成，是結(jié)腸細(xì)胞的首選能量來(lái)源。

2 抗性淀粉有利于健康的益處及其在食品中的應(yīng)用

2.1 糖尿病管理和預(yù)防

糖尿病是一種影響血糖水平的疾病。糖尿病患者的身體難以消化碳水化合物，這會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的低血糖或高血糖發(fā)作。隨著時(shí)間的推移，糖尿病會(huì)導(dǎo)致腎病、心臟病、中風(fēng)或更嚴(yán)重的疾病。簡(jiǎn)單的碳水化合物會(huì)迅速升高食用者的血糖，這可能對(duì)糖尿病患者有害。而富含抗性淀粉的食物需要很長(zhǎng)時(shí)間才能消化，它們可以使身體的血糖水平保持穩(wěn)定，有助于避免短期的糖尿病緊急情況。

2.2 預(yù)防疾病

抗性淀粉在小腸中逃脫消化并進(jìn)入腸道，被腸道中的益生菌發(fā)酵，產(chǎn)生短鏈脂肪酸（SCFA），主要是乙酸鹽、丁酸鹽和乳酸鹽等。SCFAs作為大腦、心臟和肌肉的能量來(lái)源，增加或促進(jìn)膽鹽溶解度、礦物質(zhì)吸收、瘦素產(chǎn)生和調(diào)節(jié)，這些都有助于預(yù)防肥胖和代謝紊亂。據(jù)報(bào)道，丁酸鹽還可以提高結(jié)腸細(xì)胞對(duì)食物有毒物質(zhì)的抵抗力，并提高結(jié)腸黏膜中谷胱甘肽的含量。研究表明，在食用富含抗性淀粉的食物4周后，健康成人糞便中的膽汁酸顯著減少。健康人群的糞便與結(jié)腸癌患者的糞便相比，含有較少的膽汁酸和類固醇，由此推斷RS對(duì)預(yù)防結(jié)腸癌具有積極作用。

2.3 飽腹感

抗性淀粉的熱量相比普通淀粉少8.4～16.8 J/g，食物中的抗性淀粉含量越高，熱量就越少。另外研究表明，抗性淀粉似乎與可溶性纖維補(bǔ)充劑有同樣的效果，在膳食中添加抗性淀粉可以增加飽腹感，減少食欲和食物攝入量。

2.4 礦物質(zhì)吸收

與其他可發(fā)酵纖維一樣，抗性淀粉與更多的礦物質(zhì)吸收有關(guān)。動(dòng)物研究表明，食用抗性淀粉可以對(duì)腸道鈣、鎂、鋅等礦物質(zhì)吸收產(chǎn)生積極影響。不過(guò)目前這些研究是在動(dòng)物身上進(jìn)行的，需要更多的研究來(lái)確定對(duì)人類的影響。

2.5 抗性淀粉作為益生元

益生元是指那些不易消化的食物成分，選擇性地刺激益生菌生長(zhǎng)，從而有益地影響宿主健康?？剐缘矸鄞龠M(jìn)大鼠胃腸道雙歧桿菌、乳桿菌的生長(zhǎng)，并提高雙歧桿菌在酸性緩沖液或膽汁酸溶液中的存活率。由于RS幾乎完全通過(guò)小腸，它可以作為益生菌生長(zhǎng)和活力的底物。富含抗性淀粉的飲食顯著增加乳桿菌、雙歧桿菌、鏈球菌的數(shù)量，減少腸桿菌數(shù)量，并改變大鼠結(jié)腸中的微生物酶代謝。對(duì)豬和人類的試驗(yàn)表明，糞便和大腸的SCFA譜隨時(shí)間的推移發(fā)生變化，說(shuō)明益生菌與抗性淀粉之間存在有利的相互作用。

3 抗性淀粉的制備方法

3.1 熱處理

淀粉加熱到不同程度，會(huì)導(dǎo)致抗性淀粉的形成。RS可以通過(guò)在高于糊化溫度的條件下蒸煮淀粉，并在加熱輥同時(shí)進(jìn)行干燥來(lái)獲得。淀粉在120℃下糊化20 min，然后冷卻至室溫可以提供良好的RS回收率。慢消化淀粉（SDS）的最大產(chǎn)量（39.3%～56.7%）是通過(guò)在大米淀粉中雙重回生（糊化-回生-糊化-回生）獲得的。通過(guò)對(duì)各種天然淀粉進(jìn)行時(shí)間和溫度的各種組合處理，獲得良好的RS3產(chǎn)量。

3.2 酶處理

RS用高直鏈淀粉通過(guò)糊化制備，然后用脫支酶（如支鏈淀粉酶）處理漿液，并干燥分離出淀粉產(chǎn)品。RS含量至少為50%的RS產(chǎn)品通過(guò)形成水-淀粉懸浮液，在高壓釜中100℃加熱懸浮液，使淀粉完全糊化，冷卻，以直鏈淀粉回生來(lái)制造。

3.3 化學(xué)處理

長(zhǎng)期以來(lái)，通過(guò)對(duì)抗性淀粉進(jìn)行化學(xué)修飾降低淀粉的體外消化率。RS4中的酶抗性通過(guò)與化學(xué)試劑交聯(lián)完成。交聯(lián)淀粉通過(guò)淀粉與雙官能或多官能試劑如三氯氧化磷、三偏磷酸鈉或乙酸和二羧酸如己二酸的混合酸酐反應(yīng)獲得。使用三偏磷酸鈉（STMP）、三聚磷酸鈉（STPP）、環(huán)氧氯丙烷或磷酰氯（POCl）交聯(lián)來(lái)自大米、小麥、玉米、馬鈴薯、木薯、燕麥和綠豆的淀粉，產(chǎn)生RS4。

4 抗性淀粉在食品中的應(yīng)用

抗性淀粉可以逃避小腸中的消化，僅在結(jié)腸中發(fā)酵，從而產(chǎn)生短鏈脂肪酸。RS通過(guò)改善血糖和胰島素反應(yīng)、控制脂質(zhì)代謝、調(diào)節(jié)類似于益生菌的腸道微生物群以及預(yù)防結(jié)腸癌，對(duì)人體新陳代謝和結(jié)腸健康產(chǎn)生有益影響。另外RS具有如不溶于水、粒徑小、賦形性能強(qiáng)、口感舒適、顏色淺等物理特性，賦予了抗性淀粉廣泛的應(yīng)用價(jià)值。由于其獨(dú)特的有利于健康的好處和作為功能性纖維的特性，RS具有用于加工各種食品的潛力。

4.1 飲料

RS具有膳食纖維的功能，通過(guò)糯米淀粉酸水解制備淀粉納米顆粒，經(jīng)過(guò)超聲處理和冷凍干燥處理，制備出RS納米粒子。結(jié)果表明，它是一種穩(wěn)定的膠體分散體，其膠體穩(wěn)定性可用于酸性和中性食品分散體，如碳酸和非碳酸飲料、果汁、調(diào)味品、醬汁，還可廣泛應(yīng)用于開(kāi)發(fā)富含膳食纖維的飲料。

4.2 面條

面食產(chǎn)品是基本產(chǎn)品，具有多種營(yíng)養(yǎng)價(jià)值并在飲食中發(fā)揮重要作用。先前的研究表明，RS具有商業(yè)潛力，可用于制作營(yíng)養(yǎng)特性得到改善的面條產(chǎn)品。RS是膳食纖維的最佳替代來(lái)源，與傳統(tǒng)膳食纖維相比，它具有溫和的理化性質(zhì)及更好的外觀、質(zhì)地和口感。面團(tuán)的吸水率隨著RS的增加而增加，加入5%左右的RS可以顯著改善面條的色澤，降低面條的黏彈性，而對(duì)面條的蒸煮特性影響不大，不影響面條的口感。

4.3 烘焙食品

RS作為質(zhì)地改良劑被添加到各種烘焙食品中，制備出對(duì)消費(fèi)者有益的功能性健康食品。在面包配方中添加RS，面包屑具有良好的脆性和柔軟性。在餅干面粉中添加RS可制備出高纖維、低血糖生成指數(shù)的餅干，顯著提高餅干的寬度和厚度，品質(zhì)得到明顯改善。

4.4 肉制品

RS用于肉制品中時(shí)，還可改善肉制品保水、質(zhì)構(gòu)、凍融穩(wěn)定性等品質(zhì)特性。在低脂低鹽肉制品體系下，降脂降鹽會(huì)增加蒸煮損失，降低產(chǎn)品的硬度和彈性。有研究發(fā)現(xiàn)，RS作為一種碳水化合物，受熱時(shí)能與蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用而結(jié)合大量的水分，進(jìn)而提高肉制品的保水性。Maria等研究發(fā)現(xiàn)，RS與其他功能性成分（如菊粉、聚葡萄糖等）結(jié)合，能提高肉制品的凝膠溫度，增加低脂低鹽肉制品的乳化穩(wěn)定性。Yang等研究發(fā)現(xiàn)，RS能顯著提高肉凝膠的硬度和保水性，并降低其蒸煮損失率。RS除了可以提升肉制品的物化性質(zhì)之外，還可賦予肉制品一定的生理功能。Toden等通過(guò)大鼠模型研究發(fā)現(xiàn)，添加RS可以對(duì)大鼠因食用肉制品引起的結(jié)腸損傷產(chǎn)生保護(hù)作用。隨著大量研究的開(kāi)展，RS相繼被發(fā)現(xiàn)具有減少膽結(jié)石的發(fā)病率，及提高大鼠和人體回腸對(duì)鎂、鈣、鐵、鋅和銅離子的吸收率等功能。

4.5 微膠囊技術(shù)

淀粉就像海藻酸鹽一樣，是一種可生物降解的聚合物，無(wú)毒，與食品基質(zhì)具有生物相容性，可以低成本獲得。與天然淀粉相比，抗性淀粉對(duì)天然存在于食品基質(zhì)中或由細(xì)菌在發(fā)酵食品中產(chǎn)生的酶具有抗性。因此，抗性淀粉在食品儲(chǔ)存過(guò)程中穩(wěn)定，并提供生物活性物質(zhì)的釋放，藻酸鹽和抗性淀粉聚合物可以形成一種有前景的混合物，具有大規(guī)模生產(chǎn)食品應(yīng)用的能力。此外，這些混合物是低成本的食品級(jí)微膠囊，具有巨大的商業(yè)開(kāi)發(fā)潛力。

5 高抗性淀粉水稻的研究進(jìn)展

水稻為全世界超過(guò)35億人提供食物，是我國(guó)第一大糧食作物，稻米胚乳中淀粉含量約占70%。Hu等對(duì)我國(guó)200個(gè)以上不同類型水稻品種進(jìn)行熱米飯RS含量測(cè)定，絕大多數(shù)品種水稻的RS含量在1%左右，極少數(shù)水稻RS含量能接近3%。因此，接下來(lái)應(yīng)圍繞高抗性淀粉水稻展開(kāi)研究，將傳統(tǒng)育種技術(shù)和基因編輯技術(shù)相結(jié)合，培育出能改善人們飲食的高抗性淀粉水稻品種。

淀粉是水稻籽粒中碳水化合物主要的儲(chǔ)存態(tài)，由葡萄糖聚合物、直鏈淀粉和支鏈淀粉組成，它們通過(guò)α-1，4和α-1，6鍵聚合。直鏈淀粉具有罕見(jiàn)的α-1，6鍵和較低的聚合度（DP），而支鏈淀粉是一種具有較高聚合度的樹(shù)枝形分支結(jié)構(gòu)的多糖。在熟食中，直鏈淀粉分子在冷卻后迅速重新結(jié)合形成沉淀或凝膠，形成抗消化的復(fù)合物，而支鏈淀粉分子重新結(jié)合的速度較慢，形成的復(fù)合物更容易消化。因此，高直鏈淀粉產(chǎn)品總是具有較高的RS含量。直鏈淀粉和抗性淀粉含量高的谷物具有潛在的健康益處，可以降低許多疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

谷物胚乳淀粉生物合成涉及一系列具有多種異構(gòu)體的生物合成酶，主要是淀粉合酶（SS）、淀粉支化酶（SBE）、淀粉脫支酶（DBE）和ADP-葡萄糖焦磷酸化酶多肽（AGPase）的協(xié)同作用。其中，SBE是一種將α（1→6）糖苷鍵引入α-葡聚糖的酶，因此，它對(duì)支鏈淀粉的生物合成至關(guān)重要。它將現(xiàn)有的α-1-4糖苷鍵切斷，再將葡萄糖殘基的糖鏈轉(zhuǎn)移至另外的或同一葡萄糖鏈上的C6位置上，引入直鏈與支鏈的分支點(diǎn)。在水稻胚乳中，至少存在3種SBEs亞型：SBEI、SBEIIa、SBEIIb，其中SBEIIa和SBEIIb具有80%的序列同源性。SBEIIa主要在葉片中表達(dá)，而SBEIIb主要在水稻籽粒中表達(dá)。SBEIIb是水稻胚乳中一種主要的SBEII亞型。為了進(jìn)一步增加直鏈淀粉含量，通過(guò)表達(dá)合適的GBSS（蠟質(zhì)）等位基因或抑制支鏈淀粉生物合成相關(guān)酶的表達(dá)。近年來(lái)，研究人員通過(guò)化學(xué)誘變、輻射誘變和基因工程等方法，創(chuàng)制高抗性淀粉的突變體。Butardo等使用RNA干擾技術(shù)，使得淀粉分支酶相關(guān)基因表達(dá)水平下調(diào)，得到RS含量高達(dá)4.8%的轉(zhuǎn)化植株，較其原始親本Nipponbare高10倍。2005年，楊朝柱等以我國(guó)主推雜交水稻R7954為起始材料，經(jīng)航天搭載誘變，篩選獲得富含抗性淀粉的突變體RS111，其抗性淀粉含量高達(dá)7.0%。臨床試驗(yàn)表明，RS111稻米對(duì)調(diào)控患者餐后血糖濃度的效果良好。2006年，沈偉橋等利用 Coγ輻照誘變?cè)缍i稻新品系201，經(jīng)多代選育，獲得高抗性淀粉早秈稻突變新品種浙輻201，其抗性淀粉含量為3.6%。2011年，張寧等以R7954為母本、源于美國(guó)的高RS粳稻突變體RS102為父本進(jìn)行雜交，育成糖尿病患者專用的水稻品種。該品種熱米飯中抗性淀粉含量高達(dá)10.17%，其稻米加工產(chǎn)品被命名為“宜糖米”。后續(xù)浙江大學(xué)和綠巨人生物技術(shù)有限公司對(duì)食用人群開(kāi)展了長(zhǎng)時(shí)間的回訪調(diào)查，結(jié)果表明，“宜糖米”可顯著增加人們的飽腹感，有效平穩(wěn)餐后血糖指數(shù)。2008年，云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院以云南稻微核心種質(zhì)及其回交高代為材料，系統(tǒng)選育出高抗性淀粉秈稻品種，用它煮制的米飯抗性淀粉含量高達(dá) 10%～13%，后被用于商業(yè)開(kāi)發(fā)，被命名為“功米3號(hào)”。

國(guó)際水稻研究所利用水稻品種Kinmaze經(jīng)過(guò)化學(xué)誘變獲得的ae突變體與IR36雜交得到富含抗性淀粉水稻突變體AE，其抗性淀粉含量達(dá)到8.25%。2012年，Nishi等將wx突變體EM21和ae突變系EM16雜交獲得雙突變體AMF18，其糙米抗性淀粉含量達(dá)27.8%。2013年，韓國(guó)利用優(yōu)質(zhì)粳稻品種IIpumbyeo進(jìn)行化學(xué)誘變，獲得高直鏈淀粉突變體Goamy2，抗性淀粉含量為13.69%。2021年，上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院對(duì)篩選出來(lái)的幾十個(gè)品種進(jìn)行誘變處理、反復(fù)觀察和分析鑒定，最終得到了高膳食纖維含量的遺傳穩(wěn)定突變體——“優(yōu)糖稻”，它的抗性淀粉含量達(dá)到13.2%，并且已進(jìn)入大規(guī)模育種階段，即將走上百姓的餐桌，讓更多“糖友”受益。

然而，傳統(tǒng)育種技術(shù)存在多重局限性，新興的基因組學(xué)技術(shù)給高抗性淀粉水稻培育提供了新途徑。CRISPR相關(guān)蛋白Cas9介導(dǎo)的基因組修飾已成為在水稻中進(jìn)行基因組編輯的最簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)，該技術(shù)允許精確的位點(diǎn)特異性基因修飾或整合。CRISPR/Cas9通過(guò)2種成分切割外源DNA，即Cas9和單向?qū)NA（sgRNA）。Cas9是一種DNA核酸內(nèi)切酶，來(lái)源于不同的細(xì)菌，如側(cè)孢短芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌。通過(guò)CRISPR/Cas9技術(shù)在水稻基因組中產(chǎn)生靶向誘變，敲除SBE相關(guān)基因已成為高抗性淀粉水稻培育的重要手段。

Sun等利用CRISPR/Cas9技術(shù)在水稻SBEI和SBEIIb中產(chǎn)生靶向誘變，制備高直鏈淀粉水稻。研究結(jié)果顯示，sbeI突變體和它的野生型之間沒(méi)有觀察到明顯差異，sbeII突變體相較于其野生型，它的直鏈淀粉、抗性淀粉含量分別增加至25.0%、9.8%，改變了淀粉的精細(xì)結(jié)構(gòu)和營(yíng)養(yǎng)特性，首次證明了通過(guò)CRISPR/Cas9介導(dǎo)的SBEIIb編輯創(chuàng)建高抗性淀粉水稻的可行性。Baysal等通過(guò)CRISPR/Cas9定點(diǎn)突變OsSBEIIb基因揭示了其通過(guò)轉(zhuǎn)錄重編程對(duì)胚乳新陳代謝的影響。該研究表明，OsSBEIIb活性喪失會(huì)改變水稻籽粒淀粉的含量和結(jié)構(gòu)特征，其中直鏈淀粉和抗性淀粉含量顯著提高，但總淀粉含量降低。此外，種子呈現(xiàn)不透明表型且淀粉粒大小、形狀和分布異常?？傊珻RISPR/Cas9系統(tǒng)具有所有的基因組編輯能力，例如敲入、敲除、敲低和表達(dá)激活。該系統(tǒng)為植物生物學(xué)家研究功能基因組學(xué)提供了一個(gè)不斷擴(kuò)大的遺傳工具箱，是育種者將重要基因整合到重要作物基因組中的助力，大大提升了育種效率。

6 研究高抗性淀粉水稻面臨的問(wèn)題

目前，從現(xiàn)有水稻品種中篩選出高抗性淀粉水稻品種的難度較大。國(guó)內(nèi)外主要用化學(xué)誘變、輻射誘變或基因工程等手段創(chuàng)制高RS水稻種質(zhì)和遺傳改良。擴(kuò)大高RS水稻的遺傳資源數(shù)量和來(lái)源是研究高RS水稻品種要解決的主要問(wèn)題之一。

現(xiàn)今，國(guó)內(nèi)已經(jīng)培育出少量的高RS水稻品種。降糖稻1號(hào)是國(guó)內(nèi)首個(gè)高抗性淀粉粳稻新品種，有穩(wěn)定糖尿病患者餐后血糖、防治腸道疾病等功效，但其產(chǎn)量較低、抗逆性、抗病性較差，導(dǎo)致成本偏高。另外，降糖稻1號(hào)煮制的米飯較硬，口感較差，嚴(yán)重影響該品種的推廣。之后，經(jīng)過(guò)楊瑞芳等的不斷研究，降糖稻1號(hào)的后續(xù)品種優(yōu)糖稻2號(hào)、優(yōu)糖稻3號(hào)等在產(chǎn)量方面的問(wèn)題得到改善，畝產(chǎn)千斤左右，成本降低，減輕了“糖友”的負(fù)擔(dān)。但是該品種仍無(wú)法克服口感差的缺點(diǎn)，限制了其價(jià)值發(fā)揮，影響推廣利用。今后培育兼具優(yōu)良食味品質(zhì)的高抗性淀粉水稻品種，也是育種者重要的研究方向。

抗性淀粉的概念過(guò)于超前，大眾知之甚少，絕大多數(shù)人對(duì)于健康飲食的關(guān)注點(diǎn)主要還是放在膳食纖維上面。日常人們購(gòu)買一些飲料、零食，其產(chǎn)品介紹可能著重標(biāo)注膳食纖維含量，還會(huì)介紹膳食纖維的好處。與此相比，抗性淀粉的概念、益處在生活中宣傳太少，因此認(rèn)可度不高，難以得到消費(fèi)者的接受。積極加強(qiáng)抗性淀粉的宣傳和市場(chǎng)推廣，也是抗性淀粉不斷研究發(fā)展的重要推動(dòng)力。

7 高抗性淀粉水稻研究展望

藥食是中醫(yī)的重要組成部分，是中華民族經(jīng)過(guò)幾千年的不斷探索、積累而形成的寶貴財(cái)富。與從食物中提取或用化學(xué)合成等手段制成的保健產(chǎn)品相比，天然的功能性食物更讓人放心，也更容易被消費(fèi)者接受。因此，對(duì)高血糖、高膽固醇血癥、高甘油三酯血癥等疾病有輔助治療作用的高抗性淀粉水稻在國(guó)內(nèi)具有巨大的市場(chǎng)前景和社會(huì)意義。

隨著科學(xué)技術(shù)飛速進(jìn)步，水稻、小麥等作物育種技術(shù)也得到了突破，已從傳統(tǒng)的雜交育種發(fā)展到誘變育種、分子標(biāo)記輔助育種以及轉(zhuǎn)基因育種等。近年來(lái)，隨著分子生物學(xué)、基因組學(xué)以及生物信息學(xué)等學(xué)科的迅猛發(fā)展，一些新的育種方法應(yīng)運(yùn)而生，如基因編輯育種、分子設(shè)計(jì)育種等。這些育種方法能夠高效、精準(zhǔn)、定向地推動(dòng)水稻育種計(jì)劃的實(shí)施，加速獲得需要的水稻品種。

當(dāng)前世界經(jīng)濟(jì)在飛速發(fā)展，人們的生活條件也越來(lái)越好，各種因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)過(guò)剩而導(dǎo)致的患者也越來(lái)越多，最典型的就是糖尿病患者呈明顯增加的趨勢(shì)。因此，研究高抗性淀粉水稻對(duì)世界各國(guó)具有十分重要的意義，也是未來(lái)水稻研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。將傳統(tǒng)育種手段和新興的基因編輯技術(shù)結(jié)合，培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的高抗性淀粉水稻品種，并與營(yíng)養(yǎng)學(xué)、生理學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科交叉融合，相互促進(jìn)，共同推進(jìn)該領(lǐng)域的發(fā)展，最終為人類健康謀福祉。

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