多基因操作（Transgene Stacking）一直都是植物合成生物学、代谢工程、多基因农艺性状改良等领域的技术难题和研究热点。花青素（Anthocyanin）是黄酮类植物色素，作为植物营养素具有强抗氧化活性，对人体的健康具有重要的保健作用，但在粮食作物的胚乳中并不存在。天然的有色类谷物的花青素等色素只存在于种皮中。如传统食用的黑米都是糙米，其口感和蒸煮特性都较差。当其加工成精米（去掉种皮、麸糠）时，又失去了种皮含有的花青素等营养成分。因此，通过植物合成生物学和基因工程方式进行营养强化（Biofortification） 在水稻胚乳合成花青素，是功能型水稻育种的目标之一。但由于花青素生物合成涉及多个基因，代谢调控十分复杂，以及多基因操作的技术瓶颈，相关工作多年来未获进展。 针对上述难题，我校生命科学学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室刘耀光研究员团队，开发了新一代的高效多基因载体系统TGS II（TransGene Stacking II），通过使用该系统，成功把花青素合成相关的8个关键基因转入水稻，实现了花青素在水稻胚乳特异合成，创造出首例富含花青素的水稻新种质“紫晶米”（Purple Endosperm Rice, PER）。该研究成果为合成生物学、复杂代谢途径的基因工程、和复杂农艺性状的遗传改良等提供了高效的技术平台，为谷物营养强化和功能型谷物育种提供了新的思路。