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    油菜雜種優勢利用課題組揭示赤霉素調控甘藍型油菜種子含油量的新機制
    發布時間:2021-05-18

    GA-BnaRGA-BnaLEC1分子模塊調控脂肪酸合成的通路模型

    GA-BnaRGA-BnaLEC1分子模塊調控脂肪酸合成的通路模型

    近日,我校油菜雜種優勢利用課題組揭示了赤霉素通過 GA-BnaRGA-BnaLEC1 信號模塊在種子發育特定階段調控甘藍型油菜種子脂肪酸生物合成中的作用,為植物激素調控脂肪酸生物合成提供了新穎的理解,同時也為高油油菜品種的選育提供了重要的理論依據。

    甘藍型油菜(Brassica napus)是目前世界上主要的油料作物之一。種子含油量和脂肪酸的組分決定了菜籽的品質和經濟價值,提高種子含油量和改善脂肪酸組分是甘藍型油菜遺傳改良的重要目標。多年以來,隨著油脂合成途徑的解析,人們在高油油菜品種的培育上取得了很大的突破。然而,關于植物激素信號在調節甘藍型油菜脂肪酸合成中的作用卻鮮為人知。

    DELLA蛋白是赤霉素信號通路的負調控因子,在植物生長發育的多個階段均發揮著重要作用。該研究首先通過表達模式分析發現,甘藍型油菜DELLA蛋白家族成員BnaRGAs的表達水平在種子發育過程中被顯著抑制。進一步的研究表明,與野生型相比,BnaRGAs的兩個功能獲得型突變體bnaa6.rga-D和ds-3種子含油量顯著降低,同時脂肪酸的組分也發生變化,油酸比例降低而亞油酸比例升高。相比之下,功能缺失的四突變體bnarga在種子發育早期含油量高于對照材料,同時油酸含量增加而亞油酸含量減少。多個編碼脂肪酸合成酶基因的表達量在bnaa6.rga-D中顯著降低,表明BnaRGAs負調控甘藍型油菜脂肪酸合成。

    蛋白水平的研究發現,BnaA6.RGA和BnaC7.RGA與種子脂肪酸合成正調控因子BnaLEC1存在蛋白互作。遺傳實驗證據表明,bnarga bnalec1六突變體種子脂肪酸組成與bnalec1雙突變體間無顯著差異,提示了BnaLEC1在脂肪酸合成中對BnaRGA存在上位性。此外,BnaA6.RGA抑制了由BnaLEC1介導的BnaABI3的轉錄激活,表明BnaRGA通過抑制BnaLEC1對脂肪酸合成基因的轉錄激活作用,進而抑制種子脂肪酸的合成。

    該發現揭示了BnaRGA-BnaLEC1在種子含油量和脂肪酸的組分調控中的重要作用,為甘藍型油菜中油脂含量的提高和脂肪酸組分的調節提供了十分重要的參考依據。該研究以“DELLA Proteins BnaA6.RGA and BnaC7.RGA negatively regulate fatty acid biosynthesis by interacting with BnaLEC1s in Brassica napus” 為題發表在在Plant Biotechnology Journal上。我校植物科學技術學院博士研究生閆冠博為該論文的第一作者,馬朝芝教授和戴成副教授為論文的共同通訊作者。

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