利用CRISPR/Cas9技术编辑BADH2-1/BADH2-2创制香米味道玉米新种质

【目的】香味是作物的重要食味品质之一。2-乙酰-1-吡咯啉（2-acetyl-1-pyrroline,2-AP）是主要香味物。BADH2是控制水稻等作物香味性状的关键基因,敲除该基因可以产生香味稻米。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在北京市农林科学院自育的玉米骨干亲本京724上敲除BADH2同源基因,以期获得有香米味道的玉米新种质材料。【方法】利用Ensembl数据库在线BLAST工具,将水稻OsBADH2蛋白序列在拟南芥、水稻和玉米蛋白序列数据库中进行序列比对,获得上述3个物种的BADH基因家族成员,并利用UniProt蛋白数据库中的结构域信息进行验证。进一步使用MEGA软件进行系统进化分析,获得玉米BADH2同源基因作为候选编辑靶标。基于CRISPR/Cas9基因编辑技术的原理,在候选基因的外显子处设计特异性靶点,并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体。再以玉米自交系京724为受体,利用农杆菌介导的遗传转化方法,通过磷酸甘露糖异构酶基因（phosphomannose isomerase,PMI）抗性筛选获得阳性转基因植株。转基因株系经测序明确其在靶基因中产生的突变类型。利用气相色谱质谱联用仪（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）检测基因编辑株系T₁籽粒中香米主要香味物质2-AP的含量,以确认京724在基因编辑前后2-AP含量的变化。【结果】系统进化分析发现,玉米中存在2个BADH2同源基因,分别命名为ZmBADH2-1和ZmBADH2-2。ZmBADH2-1位于第4染色体,ZmBADH2-2位于第1染色体。2个基因均包含15个外显子和14个内含子,第4外显子间的核苷酸序列高度同源。在2个基因的第4外显子区域设计靶点并构建入CRISPR/Cas9基因编辑载体,通过遗传转化获得28株转基因株系。PCR扩增及测序分析结果显示,其中10株材料的2个ZmBADH2s在靶点区域均发生突变,突变基因型包括双等位突变和多等位突变,突变类型为不同数量的碱基缺失和插入。质谱检测结果显示玉米ZmBADH2双基因突变体籽粒中存在与香稻同样成分的2-AP。随机选取的4个T₁代基因编辑株系籽粒中,2-AP平均含量分别为438.29、404.63、348.65和161.82 μg·kg^-1,而未经过编辑的京724中未检测到2-AP。【结论】利用CRISPR/Cas9技术对玉米ZmBADH2-1和ZmBADH2-2同时进行定点敲除,创制出籽粒中具有香米味道的玉米骨干亲本新种质材料。     

利用CRISPR/CAS9技术编辑水稻香味基因Badh2

【目的】香稻作为一类特殊的水稻群体,以其清香可口的品质特性备受消费者的欢迎。到目前为止,水稻中的香味主要受第8染色体上编码甜菜碱醛脱氢酶基因Badh2控制。【方法】通过CRISPR/CAS9技术对中花11的香味基因Badh2进行编辑。【结果】获得转基因T_0代植株并对其所衍生的T_1代20个单株进行了鉴定分析,获得了一个剔除了载体骨架且第1外显子上插入一个碱基T的突变体材料。该材料中Badh2 RNA水平显著下调;利用GC-MS技术测定野生型及突变体材料籽粒2-乙酰-1-吡咯啉含量,结果表明突变体材料中的香味物质显著增加;此外,我们还对野生型及T_2代香型植株水稻产量及稻米蒸煮食味品质进行了考查及测定分析,发现除分蘖数及结实率呈现出显著差异外(P0.05),其余各项指标在两组材料间都无显著差异。【结论】通过CRISPR/CAS9技术成功地对水稻香味基因进行了编辑,可为香稻育种提供丰富的理论指导,加快香稻的育种进程。     

结香鲜花香气化学成分的研究

采用固相微萃取(SPME)吸附采集结香(Edgeworthia chrysantha Lindl.)鲜花的香气成分，用色谱-质谱联用分析鉴定，并用GC-MS总离子流色谱峰的峰面积进行归一化定量分析结香鲜花的香气成分，鉴定出γ-萜品烯56．41％、乙酸苄酯10．77％、β-苯乙基乙酸酯9．58％、3，7-二甲基-2，6-辛二烯-1-醇乙酯5．61％、水杨酸甲酯3．91％、苯甲酸甲酯2．85％、反式罗勒烯1．80％、苯甲醛1．75％和3-甲基-3-癸烯-2-酮1．40％等30种化合物。固相微萃取-气相色谱-质谱法是一种可用于鲜花香气成分分析的简单可行的分析方法。     

基因工程对改良观赏植物品质的研究进展

基因工程技术已在观赏植物的花色、花形、花香、花期、抗性等方面大量应用并取得了较大的进展,为花卉的性状和品质改良提供了全新的思路和手段。作者就近年来基因工程技术在观赏植物品质研究方面进行了综述,并对观赏植物基因工程存在的问题进行了探讨。     

杧果‘汤米·阿京斯’香气特征分析

以杧果品种‘汤米·阿京斯’的叶片和果肉为材料，通过固相微萃取结合气相色谱/质谱法，分析和鉴定挥发性物质的组成。分别检测出叶片和果肉中挥发性物质64和51种。果肉中的主要挥发性成分为萜烯类化合物和苯甲醛；果肉中所特有的且含量较高的香料物质为3-蒈烯和苯甲醛，二者含量占56.68%。对果肉中挥发性物质的香味进行分析，结果发现其包含14种香型，其中果香、松香和木香是最主要的香韵类型，对松香味有贡献的化合物包括α-蒎烯、β-蒎烯、3-蒈烯、月桂烯和α-水芹烯，其中3-蒈烯贡献最大。     

Introduction of aromatic fragrance into cultivated tomato from the peruvianum complex'

This study was performed to introduce the distinct aromatic fragrance of Lycopersicon peruvianum LA 1554 into the cultivated tomato, Lycopersicon esculentum. The strong breeding barriers existing between these two distantly related species were circumvented by the ovule selection and culture method. A large BC₁F₁ population was developed and among 127 plants, 36 were self‐compatible and yielded fruits. Fruits of some of these selected plants were found to be enriched with a sweet aromatic flavour. Sensory evaluation of the fruit aroma of these selected plants was performed by a panel of 12 members against one of the best consumer‐rated Japanese commercial tomato cultivars, ‘Momotaro’. Although extensive variation was observed in fruit‐aroma in the BC₁F₁ population, panel opinion on ‘flavour‐desirability’ significantly favoured the BC₁F₁ fruits of some selected plants over the cv. ‘Momotaro’. Therefore, it can be concluded that the aromatic fragrance of a ‘L. peruvianum’ accession has successfully been introduced into the cultivated tomato gene pool.     

花香基因工程研究进展

综述了花香物质生物合成途径及其相关酶和基因的研究进展;探讨了基因工程调控及改良植物花香的策略;同时简要评述了花香基因工程研究中存在的问题并展望了其应用前景.     

凤香型酒主要香味成分的研究

运用ＤＮＰ＋ＴＷＥＥＮ８０柱和ＢＤＳ１０％＋Ｓｈｉｍａｌｉｔｅ柱对凤香型酒、清香型酒、浓香型酒的代表酒样中的主要香味成分进行了分析和比较，结果表明，风香型酒和清、浓香型酒在乙酸乙酯．己酸乙酯、乳酸乙酯、丁酸乙酯、正丁醇、仲丁醇、乳酸、丁酸、己酸等主要成分上存在着较大差异．凤香型酒中，乙酸乙酯和己酸乙酯具有特殊的比例关系和绝对含量，其比值平均为１：０．２６．绝对含量分别为１００－１６０ｍｇ／１００ｍｌ和２０－４０ｍｇ／１００ｍｌ。     

Identification of Petunia hybrida cultivars that diurnally emit floral fragrances

In order to identify genetic resources for breeding fragrant petunias for use as bedding plants, volatile compounds released by day from the flowers of 40 commercial Petunia hybrida cultivars were analyzed using a solid-phase micro-extraction technique coupled with GC–MS. The three cultivars with solid deep-blue flowers that accumulate malvidin in corollas with high tissue pH were found to emit abundant iso-eugenol as the principal floral fragrance. Several other cultivars that emitted considerable amounts of methylbenzoate and/or benzylbenzoate from the flower were also identified. Association between the floral fragrance and the other floral traits such as floral anthocyanin composition and corolla-tissue pH was discussed.     

花香挥发物的主要成分及其影响因素

花的芳香来源于植物体内合成并释放到空气中的多种挥发性香气成分。这些成分不仅是植物诱引昆虫授粉,防御食草动物侵害以及参与体内各种次生代谢的重要物质,而且也会通过人的嗅觉系统给人们带来美的享受。综述了近年来国内外对植物花香挥发成分的鉴定及影响因素等方面的研究进展;分析了花香挥发物主要由烷烃类、烯类、醇类、酮类、醛类、醚类、酯类及芳香族化合物等组成,按照生物合成途径这些香气化合物又可分为萜烯类、苯丙酸类/苯环型化合物和脂肪族化合物等三大类。花香挥发物的形成与植物基因型、发育阶段、激素以及温光等环境条件等有关。