RNA干扰靶向MIPS1基因降低扁豆植酸含量的生物强化研究

针对扁豆中植酸(phytic acid)影响矿物质吸收的问题，研究人员通过RNA干扰技术靶向沉默MIPS1基因，成功培育出植酸含量降低86.25%的转基因品系，为开发营养强化作物提供了新策略。该成果发表于《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》。

　　

植酸（phytic acid）作为豆科作物中主要的抗营养因子，会与铁、锌等矿物质形成不溶性复合物，严重影响人类和牲畜的营养吸收。尽管肠道微生物能部分降解植酸产生有益代谢物，但高植酸饮食仍会导致矿物质缺乏症。扁豆（Lablab purpureus）作为耐旱性强但开发不足的作物，其成熟豆荚植酸含量高达410.88 mg/100 g，亟需通过生物技术改良。

印度农业研究委员会资助的喀拉拉农业大学（Kerala Agricultural University）研究人员Feba Jacob团队，在《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》发表重要研究。他们选择肌醇-1-磷酸合成酶基因（Myo-inositol 1-phosphate synthase, MIPS1）作为靶点——该基因编码的酶催化植酸合成第一步反应，通过RNA干扰（RNAi）技术成功培育出低植酸转基因扁豆品系。

研究采用四项关键技术：1）基于ORFfinder和RNAi设计工具筛选MIPS1基因最佳干扰靶点；2）构建含正反义片段的重组pRNAi-LIC载体；3）通过农杆菌（Agrobacterium tumefaciens）介导的in planta转化获得6个转基因株系；4）采用茎环逆转录PCR（stem-loop RT-PCR）验证siRNA合成效率。

研究结果

基因沉默效率验证

转基因株系中MIPS1表达量降至野生型的0.03-0.75倍，证实RNAi有效抑制目标基因表达。

植酸含量测定

成熟豆荚植酸含量从野生型410.88 mg/100 g显著降至56.47-278.53 mg/100 g，最高降幅达86.25%。

农艺性状评估

所有转基因株系在发芽率、生长发育等指标上与野生型无显著差异，证明适度降低MIPS1表达不影响正常生理功能。

这项研究首次在扁豆中实现RNAi介导的基因沉默，创新性地证明仅需抑制单个MIPS基因即可大幅降低植酸含量。研究团队特别指出，完全敲除MIPS1会破坏细胞必需的肌醇代谢，而本方案通过精准调控使植酸降低至营养安全水平（>50%），同时保留足量肌醇用于合成抗坏血酸、磷脂酰肌醇等关键代谢物。该成果为其他豆科作物的营养强化提供了重要范式，未来需进一步探索植酸含量的最低安全阈值及多基因协同调控策略。