全球农业面临着一项重大挑战:在人口持续增长、可耕地和水资源有限以及盐碱化和干旱加剧等气候变化影响的情况下实现粮食安全。藜麦(Chenopodium Quinoa)是一种四倍体作物，原产于安第斯山脉。藜麦具有耐受干旱和高盐等非生物胁迫的特性，并且能生产具高营养价值的种子，使其成为一种有希望的食物来源。皂苷占藜麦种子干质量的4%，主要积聚在种子的外层，导致苦味。此外，皂苷是一种抗营养素，会干扰维生素和矿物质的吸收，过量食用会导致细胞毒性和溶血。

2024年4月4日，国际著名期刊Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“Site-directed genotype screening for elimination of antinutritional saponins in quinoa seeds identifies TSARL1 as a master controller of saponin biosynthesis selectively in seeds”的研究文章。该研究通过位点定向基因型筛选的方法，筛选到种皮中无皂苷含量的藜麦突变体，并发现TSARL1基因调控藜麦种皮中皂苷的生物合成。

在这项研究中，作者通过对100个藜麦品种进行全基因组关联分析(GWAS)，确定了一个与种子皂苷含量相关的基因组区域，包括TSARL1。随后，他们在一个藜麦商业品种中建立了一个大型突变文库，并研究了定点基因型筛选是否可以在该品种的群体中识别出潜在的农艺性状突变。通过筛选开发的文库，他们鉴定到TSARL1中具有特定位点替换的突变体。重要的是，在这些tsarl1突变植株的种皮中检测不到皂苷，而植株其他部位的皂苷含量与野生型(WT)相比没有差异。这为藜麦籽脱壳后产生的废物处理带来的环境问题提供了解决方案。此外，他们还发现TSARL1控制编码b-amyrin合成酶(BAS)和b-amyrin 28-氧化酶的基因的表达，这些酶的活性在皂苷生物合成途径中具有重要作用。该研究的发现不仅提供了对TSARL1在藜麦皂苷生物合成中的功能的深入了解，而且还提供了概念上的证明，即开发的突变文库非常适用于加速藜麦的改良。

文章来源：植物生物技术Pbj