华南农业大学生命科学学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室刘耀光院士团队利用高效的多基因载体系统TGSII，实现了在水稻胚乳特异合成虾青素的营养强化目标，培育出世界首例胚乳富含虾青素的新型功能营养型水稻种质“虾青素米”，也称“赤晶米”。相关成果近日发表于《分子植物》。
类胡萝卜素是一类重要的植物营养素，而虾青素是一类橙红色类胡萝卜色素，为类胡萝卜素的最高级形式，具有超强抗氧化活性。但尚未有水稻胚乳合成有效虾青素的报道。
刘耀光团队通过分析水稻类胡萝卜素合成途径基因的表达模式，发现大多数类胡萝卜素合成的相关基因在水稻胚乳中处于不表达或低表达状态。在此基础上，结合对“黄金大米”的分析，确定了八氢番茄红素合成酶基因、八氢番茄红素脱氢酶基因、β-胡萝卜素酮化酶基因和β-胡萝卜素羟化酶基因等4个类胡萝卜素合成途径的关键基因，利用水稻胚乳特异性启动子和自主开发的高效多基因TGSII系统，在水稻胚乳中重新构建了不同基因组合的类胡萝卜素/酮式胡萝卜素/虾青素的生物合成途径。
该研究结果表明，双基因、三基因和四基因聚合转化水稻，分别获得了筛选标记删除，富含黄色β-胡萝卜素的黄金大米、橙红色的角黄素大米和虾青素大米新种质。从而证实，导入上述4个基因的最小组合就能够在水稻胚乳中实现虾青素的从头生物合成，获得富含虾青素的大米。
