中國科學院遺傳與發育生物學研究所張勁松研究組發現促進大豆油脂積累的轉錄調控模塊

大豆富含脂肪酸,是一種極其重要的油料作物。多年來研究人員一直在努力探究大豆種子油脂合成和積累的分子機制,並充分解析了脂肪酸合成途徑。對其調控機理的研究還很缺乏。該項研究揭示了由三個重要的轉錄因數組成的相互協作的轉錄調控模塊。在大豆中過量表達GmZF392、GmNFYA和GmZF351都能顯著的提高大豆種子的油脂含量。

大豆富含脂肪酸,是一種極其重要的油料作物。多年來研究人員一直在努力探究大豆種子油脂合成和積累的分子機制,並充分解析了脂肪酸合成途徑。然而,這一合成通路在種子發育過程中是如何被啟動的?對其調控機理的研究還很缺乏。

中國科學院遺傳與發育生物學研究所張勁松研究組近期在New Phytologist上線上發表了關於大豆種子油脂合成和積累調控的最新研究成果(DOI:10.1111/nph.17401)。該項研究揭示了由三個重要的轉錄因數組成的相互協作的轉錄調控模塊。模塊中處於覈心位置的是兩個相互作用的CCCH型鋅指蛋白,GmZF392和GmZF351。GmZF392可通過結合富含TG和TA的雙元元件啟動下游基因。通過兩個轉錄因數GmZF392和GmZF351的互作及協同調控,可識別油脂合成途徑中的重要基因並啟動其表達,從而提高種子油脂含量。模塊中位於上游位置的是一個NF-Y類的核因數GmNFYA,它能直接啟動GmZF392基因表達,也能間接啟動GmZF351基因的表達。在大豆中過量表達GmZF392GmNFYAGmZF351都能顯著的提高大豆種子的油脂含量。這一轉錄調控模塊之所以能有效的提高油脂積累,主要是因為它全面的啟動了油脂積累的各個過程:從糖轉運到糖酵解途徑;從脂肪酸的從頭合成,到三醯甘油(TAG)形成;最後形成油體儲存在種子裏。此外,大豆GmNFYA-GmZF392-GmZF351油脂調控模塊也與擬南芥油脂調控網絡LAFL在大豆中的同源蛋白相互關聯(圖)。這項研究揭示了大豆油脂合成的轉錄調控機制和網絡,對於培育高油大豆品種提供了重要的理論基礎。

博士後盧龍、工作人員韋偉和博士畢業生李擎天為該論文的共同第一作者。張勁松研究員、陳受宜研究員和張萬科副研究員為共同通訊作者。該研究得到了中國科學院戰略性先導科技專項、國家農作物育種重點研發項目、國家自然科學基金和轉基因專項等專案資助。

圖:大豆油脂合成的GmNFYA-GmZF392-GmZF351轉錄調控模塊

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本文標題: 中國科學院遺傳與發育生物學研究所張勁松研究組發現促進大豆油脂積累的轉錄調控模塊
永久網址: https://www.laoziliao.net/doc/1656063937050063
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