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荞麦（Fagopyrum spp.）是一种具有气候适应韧性的拟谷物，但其在全球范围内的推广应用受到若干因素限制：普通荞麦（F. esculentum）的二型花柱自交不亲和性，以及鞑靼荞麦（F. tataricum）籽粒的苦味。尽管S位点早花3（FeS-ELF3）基因已被鉴定为自交亲和性的关键调控因子，但迄今尚未建立稳定的普通荞麦遗传转化体系。在本研究中，我们建立了普通荞麦的农杆菌介导遗传转化方法（转化效率为27%），并将其应用于具有重要农艺价值的“Panda”品种。利用CRISPR/Cas9系统使FeS-ELF3基因失活后，获得了具有长同型花柱花的自交亲和品系。fes-elf3突变体表现出明显的株型改变：与野生型植株相比，突变体植株更矮，花序更短。值得注意的是，这些性状并未降低产量，因为突变体在温室条件下每株产生的种子数与野生型相近。 在F. tataricum中，我们靶向编辑了芦丁降解酶（FtRDE2），该酶被推测通过将芦丁水解为苦味槲皮素而成为籽粒苦味形成的驱动因素。对两个ftrde2突变体品系种子的代谢谱分析表明，两者的槲皮素水平均显著降低。对酶提取物的分析证实了鼠李糖基葡萄糖苷酶活性的丧失；与对照中观察到的槲皮素特征性升高不同，突变体样品能够维持稳定的芦丁浓度。此外，对面粉进行的感官风味评价显示，受试者认为对照样品的苦味显著强于ftrde2突变体面粉。 这些精确编辑为克服驯化障碍——自交不亲和性与适口性问题——提供了概念验证，并为荞麦的快速改良建立了框架。
关键驯化基因的基因组编辑克服了栽培荞麦中的自交不亲和性和苦味 | bioRxiv
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关键驯化基因的基因组编辑克服了栽培荞麦中的自交不亲和性和苦味
Artur Pinski，Magdalena Zaranek，Joanna Lusinska，Przemyslaw Kopec，Agnieszka Plazek，Paulina Pajak，Przemyslaw Petryszak，Anna Kostecka-Gugala，Meiliang Zhou，Alexander Betekhtin
doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.27.728157
Artur Pinski 1 波兰卡托维兹西里西亚大学自然科学学院生物学、生物技术与环境保护研究所，卡托维兹，波兰； 在 Google Scholar 上查找该作者 在 PubMed 上查找该作者 在持有人为作者/资助方，其已授权 bioRxiv 永久展示该预印本。 本文依据 CC-BY-NC-ND 4.0 国际许可协议公开提供。
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发布于 2026 年 5 月 30 日。
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Artur Pinski，Magdalena Zaranek，Joanna Lusinska，Przemyslaw Kopec，Agnieszka Plazek，Paulina Pajak，Przemyslaw Petryszak，Anna Kostecka-Gugala，Meiliang Zhou，Alexander Betekhtin
bioRxiv 2026.05.27.728157； doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.27.728157
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关键驯化基因的基因组编辑克服了栽培荞麦中的自交不亲和性和苦味
Artur Pinski，Magdalena Zaranek，Joanna Lusinska，Przemyslaw Kopec，Agnieszka Plazek，Paulina Pajak，Przemyslaw Petryszak，Anna Kostecka-Gugala，Meiliang Zhou，Alexander Betekhtin
bioRxiv 2026.05.27.728157； doi： https://doi.org/10.64898/2026.05.27.728157
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.27.728157v1?rss=1
🏷️ 荞麦驯化 基因组编辑 CRISPR/Cas9 自交不亲和性 苦味形成 农杆菌转化