国际知名木薯专家Reinhardt Howeler博士
与张鹏研究员（右）在上海参观生长旺盛的转基因木薯
10月31日，我国首次开展的淀粉改良的转基因木薯田间培育成功收获，标志着我国木薯转基因育种迈向国际前沿。
据了解，这项研究由中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所张鹏研究员主持。张鹏研究员是作为中科院引进的国外杰出人才，从瑞士苏黎世联邦理工大学回到上海建立了我国第一个从事木薯基因工程的“上海木薯生物技术中心”，在“百人计划”及中科院先进工业生物技术创新基地重要方向项目的资助下，开始了我国木薯转基因育种的艰辛求索之路。经过几年的努力，研究项目逐步取得一定进展。据张鹏研究员透露，这次收获的转基因木薯，就是该团队的创新成果之一。它证明了通过转基因技术可以改变木薯的淀粉品质，这将拓宽我国木薯育种潜力和应用前景。
木薯是原产于南美亚马逊河流域的重要淀粉类块根作物，也是一种耐贫瘠土壤的热带作物。纵观全球的主要粮食作物中，木薯是第三大提供碳水化合物能量的作物，特别是在非洲，木薯更是被赋予特殊的地位，成为该地区2亿人的主要口粮。这主要归功于木薯超高的光、热、水资源利用效率和单位面积生物量，淀粉含量高（鲜重的30%），同时适合种植在瘠薄土地上。木薯是用茎秆为种子进行无性繁殖的作物，其收获期可长可短，也为其成为粮食饥荒时的天然地下粮仓创造了条件。由于木薯的上述优势，特别在我国主要种植在干旱贫瘠的土地上，不与粮食争地，使之成为长江以南地区目前最有开发前景的能源作物，成为提供淀粉、变性淀粉及燃料乙醇的主要原材料。
随着各种深加工技术的逐渐成熟，木薯已逐渐成为世界公认的综合利用价值极高的经济作物和重要的工业原料，全球每年的贸易量达200亿美元。近年来，随着燃料乙醇、变性淀粉、食品、化工、纺织等下游行业的发展，国内外对木薯的需求逐年增长。从2005年开始，我国已成为世界第一大木薯进口国。要满足国内市场的需求，需要继续扩大木薯种植面积，改进育种和种植技术。
然而，木薯因为是营养体繁殖的作物，遗传上具有高度杂合、花粉育性低、结子率低、有性子代严重分离等特性，以及种质资源匮乏(如抗性基因资源相对贫乏等) 和育种周期长等不利因素，通过传统杂交培育新品种非常困难。基因工程是针对特定性状为目标的育种手段，利用该技术可快速实现木薯品质的定向改良，因此这一领域研究为全球所关注。特别是近几年木薯转基因技术不断完善，为木薯遗传改良提供了条件。在比尔·梅琳达盖茨基金会的支持下，包括张鹏研究员在内的全球木薯育种专家联合成立了BioCassava Plus Consortium，共同开展木薯的课题攻关，在木薯营养成分的生物强化、抗病和耐储藏等方面进行联合研发。
收获的转基因木薯储藏根（A）及其碘染分析结果(B)
另据了解，木薯作为我国的主要淀粉类能源作物，其淀粉组成是影响其应用的重要因素。常规木薯淀粉直链淀粉含量在22%～32%之间。目前，以木薯块根为原料的淀粉加工业占据突出优势，但各种产品的加工对原材料的淀粉品质提出了多样化的需求。依靠传统育种来改变淀粉品质，耗时长，需要大量人力物力，难以满足淀粉加工业的急切需求。张鹏研究员及其团队利用小分子RNA干扰技术抑制直链淀粉合成的颗粒结合型淀粉合成酶(GBSSI)基因的表达，得到一系列直链淀粉与支链淀粉含量比例发生变化的转基因木薯新品系。这次田间收获的植株是首次在实验地里种植，并且转基因植株生长良好，储藏根的产量非常稳定。利用碘染实验，对块根进行了分析，多个株系都表明了淀粉组成发生了明显变化。
这批木薯收获后，张鹏研究员立即携带木薯种茎前往海南的中国热带农业科学院，与木薯育种专家李开绵和王文泉研究员探讨了下一步的工作，计划进一步扩大试验，与我国优良主栽木薯杂交培育更多改良的木薯新品种。张鹏研究员在过去几年与他们携手合作，已成功引进木薯新品种及开展了全球首次转基因木薯田间试验，为这批淀粉改良的转基因木薯进一步的研发创造了良好的条件。同时他也与广西相关部门进行了交流，计划开展合作研究，为工业化应用提供技术平台和新原料。