基因编辑UTR显著降低加工马铃薯中的丙烯酰胺水平，提高薯片加工后的食用安全性

　　随着欧盟禁止使用氯丙胺(Chlorpropham, CIPC)(欧盟委员会实施条例2019/989)的执行，促使马铃薯加工业寻找替代和更安全的防马铃薯发芽的方法。在低温(即4°C)下储存已成为不使用CIPC长期储存马铃薯的重要选择。然而，大多数商业马铃薯品种在冷藏过程中积累了高水平的还原糖(Reducing Sugars, RS)，这种现象称为冷诱导甜味(cold-induced sweetening, CIS)。在将马铃薯加工成薯片和炸薯条等产品的高温过程中，RS与天冬酰胺和肽反应产生神经毒素丙烯酰胺(acrylamide)，导致加工产品的呈棕色至黑色(图1a)。目前的研究表明，沉默液泡转化酶(Vacuolar invertase, VInv)基因是降低马铃薯冷藏时RS积累的重要方法。

　　近日，比利时科研人员在Plant Biotechnology Journal在线发表“Mutation of the Vinv 5′ UTR regulatory region reduces acrylamide levels in processed potato to reach EU food-safety standards”。虽然性状工程通常依赖于靶向马铃薯中的所有等位基因编码序列，但该研究设计了一种靶向VInv基因5'非翻译区(5' Untranslated Regions, 5' UTR)区域的短向导RNA(short guide RNA, sgRNA)，结果表明通过对VInv 5' UTR的差异等位基因靶向编辑可以实现稳定的CIS抗性性状。

　　研究者利用CRISPR/Cas9技术，针对马铃薯品种Lady Rosetta(LaRo)中的VInv基因的5' UTR进行编辑。通过PCR-限制性酶(PCR–restriction enzyme, RE)分析，筛选出32条独立的马铃薯编辑事件(图1b)，其中11条显示出所需的遗传特征。在4°C储存1个月后，四条具有单个腺嘌呤插入的编辑材料(P4, P6, P24, P26)与未编辑的对照(P1)相比，显著降低了还原糖的水平(图1c)。经过基因编辑的马铃薯品种在加工成薯片后，丙烯酰胺含量远低于欧盟设定的750微克/公斤的标准值(图1f)。研究还观察了这些基因编辑马铃薯品种在繁殖两代(T2)后的材料在4°C储存1个月后的还原糖水平，结果表明CIS抗性和还原糖水平显著低于CIS敏感品种。

　　图1 欧盟马铃薯长期储存挑战及解决方案和结果

　　上述研究结果提供了一个针对欧盟委员会实施条例2019/989的解决方案，将欧洲马铃薯产业广泛使用的商业 CIS 敏感马铃薯品种转化为抗CIS品种，用于后续生产安全健康的薯片和炸薯条。同时该研究展示了基因编辑技术在农业领域的应用潜力，特别是在提高食品安全和满足特定法规要求方面。