唐湘如教授團(tuán)隊(duì)在調(diào)控香稻香氣積累的分子機(jī)制研究中取得新進(jìn)展

　　近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院、亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室唐湘如課題組在調(diào)控香稻香氣特征物2-乙酰-1-吡咯啉（2-AP）積累的分子機(jī)制研究中取得新進(jìn)展并在國(guó)際高水平期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文2篇。

 

　　在農(nóng)林科學(xué)領(lǐng)域TOP期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（IF2020=5.279）上發(fā)表題目為“Transcriptomic Analysis Provides Insights into Foliar Zinc Application Induced Upregulation in 2?Acetyl-1-pyrroline and Related Transcriptional Regulatory Mechanism in Fragrant Rice”的論文，通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)水平探究葉面施鋅促進(jìn)香稻2-AP積累。（論文在線網(wǎng)址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.1c03655）。

　　目前葉面施鋅促進(jìn)香稻2-AP形成的分子機(jī)制尚缺乏研究，導(dǎo)致通過基因工程培育香味濃郁的香稻特色新品種存在一定盲目性，同時(shí)也限制了香稻増香栽培技術(shù)輕簡(jiǎn)化的推廣。該研究發(fā)現(xiàn)葉面施鋅能提高香稻產(chǎn)量和籽粒2-AP的含量。通過大田和盆栽試驗(yàn)，探明了在穩(wěn)產(chǎn)甚至增產(chǎn)且節(jié)約鋅肥投入成本的前提下，能夠提高香稻2-AP含量的最佳葉面施鋅濃度為30mgL-1。同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)香稻品種于抽穗后15d時(shí)葉片2-AP含量均達(dá)到最高水平，因此確定篩選轉(zhuǎn)錄因子的條件和時(shí)機(jī)。編碼轉(zhuǎn)錄因子的基因的表達(dá)受外界環(huán)境等因素調(diào)節(jié)，轉(zhuǎn)錄因子的活性也受許多因素的影響。因此通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析初步篩選出與P5CS2基因相互作用的轉(zhuǎn)錄因子后，嘗試闡明葉面施鋅通過轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控P5CS2基因促進(jìn)香稻2-AP形成的分子機(jī)制。

 

　　在植物科學(xué)領(lǐng)域TOP期刊《Frontiers in Plant Science》（IF2020=5.754）上發(fā)表題目為“The Regulatory Mechanism of 2-Acetyl-1-Pyrroline Biosynthesis in Fragrant Rice （Oryza sativa L.） Under Different Soil Moisture Contents” 的論文，分析了土壤水分對(duì)香稻2-AP生物合成調(diào)控機(jī)理。（論文在線網(wǎng)址：https://doi.org/10.3389/fpls.2021.772728）。

　　2-AP是香稻香氣的關(guān)鍵成分。然而，有關(guān)香稻2-AP生物合成對(duì)不同土壤水分含量的響應(yīng)及其機(jī)理尚未有報(bào)道。該研究發(fā)現(xiàn)，隨著土壤水分含量從50%降低到20%，香稻植株的2-AP含量大幅度提高。香稻2-AP的生物合成是一個(gè)非常復(fù)雜的生理過程。通過熒光實(shí)時(shí)定量手段分析了香稻體內(nèi)與2-AP有關(guān)的9個(gè)基因的表達(dá)量，結(jié)果表明：9個(gè)基因中只有DAO1的表達(dá)量隨著土壤水分含量的下降而上升，并且與50%的土壤水分含量相比，土壤水分含量在20%時(shí)，DAO1的表達(dá)量上調(diào)了548.05%；同時(shí)，由DAO1編碼的二胺氧化酶活性也隨著土壤水分含量的下降而上升；二胺氧化酶是催化腐胺轉(zhuǎn)化為γ-氨基丁醛的關(guān)鍵酶，而γ-氨基丁醛是香稻體內(nèi)2-AP合成的前體之一。因此可以確定，干旱條件主要通過調(diào)控腐胺代謝途徑上基因DAO1的表達(dá)來促進(jìn)2-AP的合成。這一研究將為香稻2-AP生物合成的機(jī)理提供新的以及更深入的信息和思路。

 

　　兩篇論文通訊作者均為唐湘如教授。其中第1篇論文第一作者為唐湘如教授指導(dǎo)的2019屆博士畢業(yè)生包格根。論文得到國(guó)家自然科學(xué)基金（31971843, 31770652和32071737）、廣東省自然科學(xué)基金（8151064201000017）、廣東省農(nóng)業(yè)科研項(xiàng)目（2011AO20202001）、廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（2017LM1098）、世界銀行貸款廣東農(nóng)業(yè)污染治理項(xiàng)目（0724-1510A08N3684）和廣州市特色作物種質(zhì)資源研究與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（編號(hào)：202002010010）的資助。第2篇論文第一作者為唐湘如教授指導(dǎo)的2020級(jí)博士生羅昊文，論文得到國(guó)家自然基金（31971843）、廣東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（2020KJ105）、廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（202103000075）的資助。