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科學家揭示大豆中油脂積累調控新機制

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科學家揭示大豆中油脂積累調控新機制

摘要: 　　大豆作為重要的油料作物，是植物油的主要來源。種子中的油脂含量在馴化中受到人工選擇而不斷提高，成為大豆的重要農藝性狀。目前大豆油脂代謝的生化途徑已比較清楚，但其調控機理尚不明確。　　中國科學院遺傳與 ...

　　大豆作為重要的油料作物，是植物油的主要來源。種子中的油脂含量在馴化中受到人工選擇而不斷提高，成為大豆的重要農藝性狀。目前大豆油脂代謝的生化途徑已比較清楚，但其調控機理尚不明確。
　　中國科學院遺傳與發(fā)育生物學學習所張勁松學習組和陳受宜學習組通過分析大豆種子發(fā)育不同階段和根、莖、葉等轉錄組數(shù)據中的表達差異基因，以及栽培大豆特異的調控籽粒油分的基因共表達網絡，鑒定出油脂快速合成時期的種子偏好表達轉錄因子基因GmZF351。通過比較在栽培大豆和野生大豆中的表達量和群體遺傳分析，發(fā)現(xiàn)GmZF351在馴化中受到人工選擇。
　　進一步功能分析表明，GmZF351編碼串聯(lián)CCCH鋅指蛋白，蛋白定位于細胞核并具有轉錄激活活性。過表達GmZF351顯著提高了轉基因擬南芥種子油脂含量。ChIP-Seq和ChIP-qPCR、qRT-PCR和煙草瞬時轉化分析發(fā)現(xiàn)，GmZF351可直接激活油脂合成和貯存基因BCCP2、KASIII、TAG1和OLEO2。GmZF351還結合WRI1的啟動子正調控其表達，并通過WRI1下游基因Pkpα和Pkpβ1進一步提高轉基因擬南芥的質體丙酮酸激酶活性，為脂肪酸合成提供更多乙酰-CoA，從而促進油脂在種子中的積累。在大豆中過表達GmZF351同樣增強了轉基因大豆種子中的油脂積累，qRT-PCR和煙草瞬時轉化分析發(fā)現(xiàn)，GmZF351能夠誘導WRI1同源基因Glyma15g34770和Glyma08g24420、BCCP2同源基因Glyma19g03530、KASIII同源基因Glyma15g00550、TAG1同源基因Glyma13g16560和Glyma17g06120以及OLEO2同源基因Glyma19g13060和Glyma16g07800的表達。對ZF351進行單倍體型和進化樹分析發(fā)現(xiàn)，GmZF351單倍體型來自于野生大豆III型，并與高基因表達量、啟動子活性和油脂含量相關聯(lián)。
　　此項學習揭示了大豆中新的油脂積累調控機制，并為馴化過程中油脂含量的增加提供了理論支持。GmZF351具備很大的應用潛力，可用于現(xiàn)有大豆品種油脂性狀的改良，對提高大豆品質和價值具有重要意義。
　　相關學習成果于2月9日在Plant Physiology雜志在線發(fā)表（DOI:10.1104/pp.16.01610），博士李擎天為該論文的第一作者。該學習得到了中科院先導專項等的資助。

　　GmZF351在馴化過程中調控種子油分含量的工作模型
　　來源:遺傳與發(fā)育生物學學習所　　編輯:任霄鵬科學家揭示大豆中油脂積累調控新機制  |  責任編輯：曉木蟲
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