通过多基因代谢工程成功培育出创新水稻材料—杏稻（Almond Rice）

近日，广东省农业科学院水稻研究所谭健韬副研究员、刘传光研究员团队联合华南农业大学祝钦泷教授，在期刊Plant Biotechnology Journal在线发表题为“Engineering of amygdalin biosynthesis in rice endosperm for pharmaceutical production and Sitophilus oryzae resistance”的研究论文。该研究通过多基因代谢工程在水稻胚乳中从头重构苦杏仁苷完整生物合成途径，成功培育出兼具药用苦杏仁苷生产与抗米象双重功能的创新水稻材料——杏稻（Almond Rice），为作物多基因精准改良与高价值产物生物制造的融合应用提供了典范案例。

研究团队从扁桃与日本杏中筛选苦杏仁苷合成关键酶，包括细胞色素P450氧化酶与糖基转移酶，经水稻密码子优化后，采用胚乳特异性启动子与2A肽多顺反子串联策略，构建Cre/loxP标记自动清除载体，获得C、CC、CCU、CCUU等一系列转化结构，并导入籼稻南桂占（NGZ）与粳稻中花11（ZH11）获得转基因株系。

代谢物定量显示，转基因胚乳中稳定积累苦杏仁苷及中间产物扁桃腈、野樱苷。其中，CCUU株系苦杏仁苷含量最高，平均达14.54μg·g⁻¹；粳稻背景jCCUU株系为13.17μg·g⁻¹，表明积累水平存在基因型差异。研究证实：扁桃腈合成是苦杏仁苷生产的限速步骤；低活性同工酶替换会显著降低合成效率；水稻内源糖基转移酶可部分代偿糖基化反应；苦杏仁苷高温极不稳定，蒸煮后含量骤降至0.01μg・g⁻¹以下，为工业提取工艺优化提供关键依据。

抗虫功能验证表明，杏稻对米象具有强驱避与生长抑制作用：六选一取食试验中，米象显著偏好野生型稻米，主动避开高苦杏仁苷的CCU与CCUU籽粒；Y型嗅觉仪证实杏稻气味可有效驱避米象；微观接种试验显示，取食杏稻后米象羽化率由野生型42.60%降至约34%，成虫体型更小、体重更轻，发育显著受抑。机制分析提示，抗性源于苦杏仁苷抑制米象体内抗氧化酶系统活性。

综合农艺性状评估显示，转基因株系株高、分蘖等性状无一致负面变化，主要农艺性状无显著差异，具备生产应用潜力。转录组分析发现，异源苦杏仁苷合成轻微扰动苯丙烷、氰氨基酸代谢及碳氮平衡相关基因表达，为后续定向优化提供靶点。

基于上述成果，团队提出杏稻“一稻两用”创新应用模式：

1.药用生物反应器：以杏稻为低成本、规模化工厂，工业化提取高纯度苦杏仁苷，在严格监管下替代传统苦杏仁药材，支撑中药原料绿色生物制造升级。

2.绿色抗虫新种质：作为天然抗仓储虫水稻资源，减少熏蒸剂与化学农药投入，降低储粮损失，助力绿色低碳农业高质量发展。

该研究将药用植物途径精准导入主粮作物，同步实现高价值产物合成与抗虫性状改良，为多基因代谢工程育种、作物合成生物学及天然产物绿色生产提供了可复制的技术范式，具有重要科学价值与产业前景。

植物广靶定量代谢组技术

广靶定量代谢组学，结合了“非靶向代谢组学”的“广覆盖”（测得多）和“靶向代谢组学”的“准定量”（测得准）的优势，一次检测就能同时完成植物70000+种代谢物的定性和准确定量，涵盖糖、氨基酸、黄酮、萜类、生物碱、激素等关键物质 ，通过稳定同位素内标与基质匹配校正，实现精准定量（单位：ug/mL）。单次可以高通量定性定量检出超过3000+种代谢物，能够挖掘更丰富、更精准、更有效的代谢组学数据，助力科研新发现。

产品优势：

高精准定量分析：多标线性定量，提供代谢物浓度信息（ug/mL）；

双平台检测：高分辨质谱仪器+低分辨质谱仪器对代谢物进行检测，同时兼顾定性和定量准确；

超高通量：一次性靶向检测自建数据库中70000多种代谢物，包括物种特有的代谢物，全覆盖糖类、醇类、氨基酸、有机酸、核苷酸、脂质、维生素、苯丙素类、黄酮类、生物碱类、萜类、甾体等多种类型的代谢物；

高灵敏度：低丰度物质检出效果好，最低实现pg级物质检测；

精准定量：MRM多反应监测模式是定量“金标准”；

检出领先：根、茎、叶、花等组织中可检出3000+种代谢物，更全面表征样本代谢谱；

检测稳定：7大质控，层层把关，提供优质数据；

分析智能：自动识别信号峰，兼具准确与高效，尤适合于大规模样本研究；

深度挖掘：采用云平台交付，提供多组学关联，助力数据挖掘。