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张劲松研究组发现促进大豆油脂积累的转录调控模块

  大豆富含脂肪酸,是一种极其重要的油料作物。多年来研究人员一直在努力探究大豆种子油脂合成和积累的分子机制,并充分解析了脂肪酸合成途径。然而,这一合成通路在种子发育过程中是如何被激活的?对其调控机理的研究还很缺乏。 

 

  中国科学院遗传与发育生物学研究所张劲松研究组近期在New Phytologist上在线发表了关于大豆种子油脂合成和积累调控的最新研究成果(DOI:10.1111/nph.17401)。该项研究揭示了由三个重要的转录因子组成的相互协作的转录调控模块。模块中处于核心位置的是两个相互作用的CCCH型锌指蛋白,GmZF392GmZF351GmZF392可通过结合富含TGTA的双元元件激活下游基因。通过两个转录因子GmZF392GmZF351的互作及协同调控,可识别油脂合成途径中的重要基因并激活其表达,从而提高种子油脂含量。模块中位于上游位置的是一个NF-Y类的核因子GmNFYA,它能直接激活GmZF392基因表达,也能间接激活GmZF351基因的表达。在大豆中过量表达GmZF392GmNFYAGmZF351都能显著的提高大豆种子的油脂含量。这一转录调控模块之所以能有效的提高油脂积累,主要是因为它全面的激活了油脂积累的各个过程:从糖转运到糖酵解途径;从脂肪酸的从头合成,到三酰甘油(TAG)形成;最后形成油体储存在种子里。此外,大豆GmNFYA-GmZF392-GmZF351油脂调控模块也与拟南芥油脂调控网络LAFL在大豆中的同源蛋白相互关联(图)。这项研究揭示了大豆油脂合成的转录调控机制和网络,对于培育高油大豆品种提供了重要的理论基础。 

 

  博士后卢龙、工作人员韦伟和博士毕业生李擎天为该论文的共同第一作者。张劲松研究员、陈受宜研究员和张万科副研究员为共同通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家农作物育种重点研发项目、国家自然科学基金和转基因专项等项目资助。 

 

图:大豆油脂合成的GmNFYA-GmZF392-GmZF351转录调控模块