基因編輯馬鈴薯改變澱粉（starch）種類

 

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發源於安地斯山的馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是重要的主食，全世界的產量，若扣掉給動物吃的部分，馬鈴薯的產量居第三。不管是烤馬鈴薯、馬鈴薯沙拉、薯餅、薯條，或甚至太白粉都少不了馬鈴薯，真的是非常重要的作物。

馬鈴薯含有豐富的澱粉。澱粉是alpha-D-葡萄糖（alpha-D-glucose）的1,4聚合物，依其構造可以簡單分為直鏈澱粉（amylose）與支鏈澱粉（amylopectin）兩種。支鏈澱粉故名思義就是有支鏈，支鏈處的葡萄糖與主鏈以1,6糖苷鍵相連結。支鏈使得個別澱粉顆粒含水量增加，讓澱粉變得比較容易溶於水。

個別品系的馬鈴薯也因為含有的直鏈澱粉與支鏈澱粉的比例不同而有不同應用。一般來說，含較多直鏈澱粉的馬鈴薯，很適合用來給人食用：因為澱粉分解得慢，所以生醣指數（GI，glycemic index）也低，較適合糖尿病人食用。相對的，含支鏈澱粉比例較高的馬鈴薯，很適合用來製造太白粉、黏膠以及加到冷凍食品中（因為高支鏈澱粉會使得馬鈴薯比較耐凍）。

雖然以傳統育種配合分子育種技術也可以加快培育新品系的速度，但馬鈴薯是多倍體，要培育新品系還是相當曠日廢時（約十到十五年）。最近德州農工大學的研究團隊開發了新技術，以基因編輯的方式來剔除負責產生直鏈澱粉的關鍵酵素（Granule-Bound Starch Synthase），如此一來就可以有高支鏈澱粉的馬鈴薯了。

研究團隊除了利用基因編輯技術，他們也使用農桿菌（Agrobacterium tumefaciens）將負責編輯基因的成員們送入馬鈴薯細胞中，如此一來就可以降低實驗成本。

研究團隊利用這個方法培育出了含有大量支鏈澱粉的馬鈴薯品系。這個品系的澱粉很適合製作黏膠，放在冷凍食品裡口感絕佳，在市場上應該可以受到廣泛的應用。

參考文獻：

Stephany Toinga-Villafuerte, Maria Isabel Vales, Joseph M. Awika, Keerti S. Rathore. CRISPR/Cas9-Mediated Mutagenesis of the Granule-Bound Starch Synthase Gene in the Potato Variety Yukon Gold to Obtain Amylose-Free Starch in Tubers. International Journal of Molecular Sciences, 2022; 23 (9): 4640 DOI: 10.3390/ijms23094640