本網(wǎng)訊 近日，我校作物抗逆育種與減災(zāi)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室武健東、李曉玉團(tuán)隊(duì)在國(guó)際知名植物學(xué)期刊《Plant Biotechnology Journal》在線(xiàn)發(fā)表了題為“ZmSSRP1, transactivated by OPAQUE11, positively regulates starch biosynthesis in maize endosperm”的研究論文，揭示了OPAQUE11-ZmSSRP1模塊調(diào)控玉米籽粒淀粉合成的分子機(jī)制，完善了玉米籽粒淀粉合成的遺傳調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為玉米產(chǎn)量和品質(zhì)遺傳改良提供重要依據(jù)。
淀粉是生物體主要能量來(lái)源， 也是重要的工業(yè)原料和食品添加劑，淀粉的合成對(duì)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)至關(guān)重要。淀粉合成酶、轉(zhuǎn)錄因子和一些非酶蛋白質(zhì)在轉(zhuǎn)錄、轉(zhuǎn)錄后和翻譯后水平協(xié)同作用共同構(gòu)建了淀粉合成的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。目前，玉米中淀粉合成的研究主要集中于關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控，然而對(duì)非酶蛋白質(zhì)以及它們調(diào)控玉米籽粒胚乳淀粉合成的分子機(jī)制仍然不清楚。
該研究鑒定到了一個(gè)定位于質(zhì)體、玉米胚乳高表達(dá)、具有碳綁定結(jié)構(gòu)域CBM48（carbohydrate-binding module 48）的非酶蛋白質(zhì)ZmSSRP1。通過(guò)分析ZmSSRP1的Crispr/Cas9突變體和過(guò)表達(dá)材料發(fā)現(xiàn)，其突變體表現(xiàn)出直鏈淀粉和支鏈淀粉的合成顯著降低，淀粉顆粒和胚乳減小；相反，過(guò)表達(dá)ZmSSRP1會(huì)導(dǎo)致直鏈淀粉和支鏈淀粉的積累增加，淀粉顆粒和胚乳變大。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)ZmSSRP1的缺失會(huì)導(dǎo)致直連淀粉和支鏈淀粉合成酶相關(guān)基因的表達(dá)顯著下調(diào)。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，玉米胚乳發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)代謝核心轉(zhuǎn)錄因子OPAQUE11（O11）能與ZmSSRP1啟動(dòng)子結(jié)合，激活 ZmSSRP1的表達(dá)； O11突變體和過(guò)表達(dá)玉米籽粒淀粉性狀數(shù)據(jù)結(jié)果顯示O11正向調(diào)控玉米淀粉合成和胚乳發(fā)育；遺傳關(guān)系證據(jù)表明O11作用于ZmSSRP1的上游。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，與其水稻中同源蛋白FLO6不同，ZmSSRP1并不與淀粉合成關(guān)鍵酶如可溶性淀粉合成酶(ZmSS4)和淀粉脫分支酶(ZmISA1)相互作用，暗示ZmSSRP1在玉米中的功能分化，形成不同的籽粒胚乳淀粉合成分子機(jī)制。
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院、作物抗逆育種與減災(zāi)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室已畢業(yè)博士研究生陳龍（已畢業(yè)）和安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)副教授吳承云為該論文共同第一作者，武健東教授、李曉玉教授和程備久教授為該論文共同通訊作者，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)為唯一通訊單位。特別感謝江海洋教授在研究過(guò)程中提供的寶貴意見(jiàn)，同時(shí)感謝中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)宋任濤教授和南京農(nóng)業(yè)大學(xué)張文偉副教授對(duì)該研究的幫助。該研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)基金和安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)高層次人才引進(jìn)項(xiàng)目等項(xiàng)目資助。（文圖：武健東 初審：顧龍江 復(fù)審：鄭雪林 終審：曹雷）
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/pbi.70191
