近日， 河南省農業科學院張新友院士團隊在國際知名學術期刊Plant Biotechnology Journal （IF 2024=10.5，中科院生物學一區，JCR5%）上發表了題為“Development of novel transgene-free high-oleic peanuts through CRISPR-Cas9 mediated gene editing of two AhFAD2 homologues”的研究論文，利用CRISPR/Cas9介導的基因編輯技術敲除花生AhFAD2基因，創制出不含外源基因的高油酸花生新種質，為花生新種質創制及對現有主栽品種精準改良提供了新途徑。

 

 

      花生富含不飽和脂肪酸油酸和亞油酸，兩者約占花生脂肪酸含量的80%，兩者的相對比例對花生及其制品的品質和理化特性具有重要影響。在普通花生品種中油酸約為42%，亞油酸約為37%。所謂高油酸花生是指籽仁中油酸含量超過75%或油酸、亞油酸比值大于10的花生。油酸比亞油酸具有更高的營養價值和更穩定的化學性質，高油酸花生及制品不易氧化及酸敗，貨架期更長, 并且能夠選擇性地降低人體血液中低密度脂蛋白（LDL）的含量，因此具有保健功能。到目前為止，沒有發現原產于我國的高油酸花生種質資源，當前市場上高油酸花生品種的初始供體親本均來自于國外農業公司，其遺傳背景比較單一，存在一些不良農藝性狀，另外隨著大國博弈的加劇以及種業競爭的日趨激烈，市場風險逐步加劇，亟需培育新的具有自主知識產權和優異農藝性狀的高油酸花生突變體，厚植我國高油酸花生育種的種質基礎。

 

      以我院培育的花生主栽品種豫花9326為受體，選擇花生AhFAD2-1為敲除靶標，構建了適合雙子葉植物的基因編輯載體，采用基因槍轟擊法對花生進行遺傳轉化，利用CRISPR/Cas9基因編輯技術敲除AhFAD2-1基因。最終獲得了13個突變株系，其中11個株系產生了預期靶標突變，基因編輯效率為82%。基于MGISEQ-2000平臺進行了20×的全基因組測序，分析編輯后代和野生型的SNPs和InDels，結果顯示沒有發生脫靶突變。通過與基因編輯載體序列比對，在15株T3后代中鑒定到3個株系后代無外源載體序列，并對這3個株系的T4后代進一步進行了全基因組測序，再次確認了無外源載體序列。AhFAD2-1A/B基因編輯植株與受體親本豫花9326相比沒有形態上的差異，其油酸含量由豫花9326的36.92%提高至80.59-83.75%，亞油酸含量由39.75%下降至2.84-3.84%，同時棕櫚酸含量由豫花9326的13.69%下降至6.77-7.27%，含油量和蛋白含量沒有變化。

 

       該研究首次報道了通過基因編輯技術成功獲得了不含外源序列的花生高油酸突變體，為花生種質資源創制和對現有主栽品種快速精準改良提供了新方法。

 

       石磊副研究員為論文第一作者，張新友院士為通訊作者，華中農業大學金雙俠教授為該研究提供了指導。該研究得到了國家重點研發計劃（2022YFD1200400）、河南省重大科技專項（201300111000, 221100110300）、國家花生產業技術體系（CARS-13）和河南省花生產業技術體系（S2012-5）等項目的資助。

 

       河南省農業科學院花生遺傳育種團隊通過多年努力突破了花生遺傳轉化技術瓶頸，近年來在花生基因編輯應用領域取得了一系列進展，研究成果相繼發表在Plant Biotechnology Journal （2023，2025）、Journal of Integrative Plant Biology（2025）等高水平學術期刊上。

 

      文章連接： //doi.org/10.1111/pbi.70256