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科學(xué)家揭示大豆中油脂積累調(diào)控新機(jī)制

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科學(xué)家揭示大豆中油脂積累調(diào)控新機(jī)制

摘要: 　　大豆作為重要的油料作物，是植物油的主要來(lái)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(nóng)藝性狀。目前大豆油脂代謝的生化途徑已比較清楚，但其調(diào)控機(jī)理尚不明確�！　≈袊�(guó)科學(xué)院遺傳與 ...

　　大豆作為重要的油料作物，是植物油的主要來(lái)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(nóng)藝性狀。目前大豆油脂代謝的生化途徑已比較清楚，但其調(diào)控機(jī)理尚不明確。
　　中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)學(xué)習(xí)所張勁松學(xué)習(xí)組和陳受宜學(xué)習(xí)組通過分析大豆種子發(fā)育不同階段和根、莖、葉等轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中的表達(dá)差異基因，以及栽培大豆特異的調(diào)控籽粒油分的基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，鑒定出油脂快速合成時(shí)期的種子偏好表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子基因GmZF351。通過比較在栽培大豆和野生大豆中的表達(dá)量和群體遺傳分析，發(fā)現(xiàn)GmZF351在馴化中受到人工選擇。
　　進(jìn)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(xì)胞核并具有轉(zhuǎn)錄激活活性。過表達(dá)GmZF351顯著提高了轉(zhuǎn)基因擬南芥種子油脂含量。ChIP-Seq和ChIP-qPCR、qRT-PCR和煙草瞬時(shí)轉(zhuǎn)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(jié)合WRI1的啟動(dòng)子正調(diào)控其表達(dá)，并通過WRI1下游基因Pkpα和Pkpβ1進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)基因擬南芥的質(zhì)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(jìn)油脂在種子中的積累。在大豆中過表達(dá)GmZF351同樣增強(qiáng)了轉(zhuǎn)基因大豆種子中的油脂積累，qRT-PCR和煙草瞬時(shí)轉(zhuǎn)化分析發(fā)現(xiàn)，GmZF351能夠誘導(dǎo)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(dá)。對(duì)ZF351進(jìn)行單倍體型和進(jìn)化樹分析發(fā)現(xiàn)，GmZF351單倍體型來(lái)自于野生大豆III型，并與高基因表達(dá)量、啟動(dòng)子活性和油脂含量相關(guān)聯(lián)。
　　此項(xiàng)學(xué)習(xí)揭示了大豆中新的油脂積累調(diào)控機(jī)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(yīng)用潛力，可用于現(xiàn)有大豆品種油脂性狀的改良，對(duì)提高大豆品質(zhì)和價(jià)值具有重要意義。
　　相關(guān)學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)得到了中科院先導(dǎo)專項(xiàng)等的資助。

　　GmZF351在馴化過程中調(diào)控種子油分含量的工作模型
　　來(lái)源:遺傳與發(fā)育生物學(xué)學(xué)習(xí)所　　編輯:任霄鵬科學(xué)家揭示大豆中油脂積累調(diào)控新機(jī)制  |  責(zé)任編輯：曉木蟲
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