中國(guó)科學(xué)院華南植物園揭示調(diào)控植物種子貯藏蛋白積累的新機(jī)制

　　種子是裸子植物和被子植物特有的繁殖體，直接關(guān)系到物種的種族延續(xù)，且與人類的食物來(lái)源息息相關(guān)。種子含有豐富的貯藏物質(zhì)，主要類型包含油脂、蛋白質(zhì)和淀粉等。其中，種子蛋白是人類食物中最重要的蛋白質(zhì)來(lái)源。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，種子蛋白的含量與作物的產(chǎn)量和品質(zhì)緊密關(guān)聯(lián)，此外，種子蛋白的含量還關(guān)乎種子的質(zhì)量和壽命，直接影響農(nóng)業(yè)上種子的保存和播種出苗率。因此，深入挖掘影響種子蛋白含量的關(guān)鍵基因，不僅能夠增強(qiáng)對(duì)植物種子發(fā)育這一復(fù)雜生物學(xué)過(guò)程的認(rèn)知，還將為改善作物的相關(guān)經(jīng)濟(jì)性狀提供理論依據(jù)。

 

　　中科院華南植物園分子生物分析及遺傳改良研究中心侯興亮研究員課題組博士后胡一龍和周麗夢(mèng)碩士，在揭示赤霉素（GA）調(diào)控種子胚胎形態(tài)發(fā)育分子機(jī)制的基礎(chǔ)上（Hu et al., 2018, Nature Plants），進(jìn)一步對(duì)GA在種子貯藏物質(zhì)積累過(guò)程中的角色進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)外施GA降低種子貯藏蛋白的積累，而GA合成突變體則表現(xiàn)為種子貯藏蛋白含量升高，表明GA參與種子貯藏物質(zhì)積累的調(diào)控。同時(shí)，GA信號(hào)負(fù)調(diào)控因子DELLA蛋白家族成員RGL3（RGA LIKE-3）突變后種子貯藏蛋白含量下降，而在其過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株中則升高。深入研究發(fā)現(xiàn)，RGL3與調(diào)控種子貯藏蛋白積累的關(guān)鍵因子ABI3（ABSCISIC ACID INSENSITIVE 3）直接互作，并作為ABI3的轉(zhuǎn)錄共激活子來(lái)促進(jìn)種子貯藏蛋白合成相關(guān)基因的表達(dá)，從而促進(jìn)種子貯藏蛋白積累。值得一提的是，RGL3同源基因廣泛地存在于單雙子葉植物基因組中，有些不會(huì)影響植物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，這為高蛋白精準(zhǔn)育種提供了一個(gè)有利的分子靶點(diǎn)。

 

　　相關(guān)研究成果已于近日在線發(fā)表在國(guó)際植物學(xué)主流期刊Plant Physiology上，中國(guó)科學(xué)院華南植物園為該論文共同第一作者，侯興亮研究員為通訊作者。相關(guān)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)博士后科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。

 

　　論文鏈接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiaa114/6094631