首次发现！突变一个基因，水稻可产糖！

（2020.11.10 Plant Biotechnology Journal）

2020年11月，Communications Biology杂志在线发表了来自福建农林大学的笠原龙四郎教授和名古屋大学变革性生命分子研究所合作题为“High-quality sugar production by osgcs1 rice”的研究论文。该研究发现使用CRISPR技术敲除水稻中的GCS1基因，从而导致受精失败和花粉管依赖性胚珠增大（POEM）现象，转而生成高纯度的糖水。

早在2016年，笠原龙四郎教授就发现拟南芥中的gcs1基因的突变会导致受精失败后，其胚珠会因没有受精而增大，即出现花粉管依赖性胚珠增大（POEM）现象。因此该研究探讨在水稻中是否也具有同样的现象？该研究首先鉴定了水稻GCS1的两个候选同源物，分别是OsGCS1（Os05g0269500）和類似OsGCS1的同源物（Os09g0525700），然后利用CRISPR/CAS9基因组编辑技术敲除这两个基因，最终发现，水稻受精失败后，胚珠也会增大。进一步发现增大的胚珠中充满了液体而非淀粉，基因解析结果显示，很可能含有形成淀粉的前体——蔗糖。

此外，该研究对液体的成分进行分析发现，液体中含有的糖成分中，蔗糖占98%，而果糖和葡萄糖仅分别占1%，无需纯化就已经是纯度非常高的蔗糖液体。

目前已知的能生产蔗糖的作物只有甘蔗和甜菜两种，虽然也有其他的产糖植物。而此次培育的“砂糖水稻”有望为世界提供“第三种产糖植物”。然而由于甘蔗和甜菜有地域限制性，在低温或高温条件下的产糖效率会显著降低，但水稻目前从北到南都可以种植，这表明砂糖水稻也一样，在任何地方都能产糖，今后有望成为突破全球产糖极限的新作物。