论文部分内容阅读
植物油是重要的农产品之一,其中71%的食用油脂来源于植物。主要产油作物中,大豆产油量约占总产量的30%,是世界植物油产量的第一位,全球大豆的85%用于榨油。作为一种主要的油料作物,提高大豆种子油脂的含量对食品供应、工业生产和新能源利用有重要意义。
油脂、脂肪酸代谢的生化途径已比较清楚,但其调控机理尚不很清楚。本研究目的是从大豆中克隆、分析与种子油脂代谢相关的转录调控因子,在了解调控油脂代谢的分子机制的基础上为应用基因工程提高大豆种子中的油脂含量打下基础。
本研究中,以高油含量的黑农44和低油含量的ZYD7为材料,鉴定其在种子发育不同阶段中脂肪酸的积累过程,用芯片分析在脂肪酸积累前后基因的表达差异,从中得到多个表达量有显著变化的转录调控因子。选取其中9个MYB类基因分别在模式植物拟南芥中过量表达,分析转基因株系的表型,特别是种子脂肪酸含量的变化。发现转录调控因子GmMYB73的过量表达导致转基因种子中油脂含量明显高于野生型种子。GmMYB73在百脉根中过表达同样也提高了种子中油脂含量。
GmMYB73蛋白属于R3-MYB型,有单一重复的MYB结构域。亚细胞定位发现GmMYB73没有细胞核定位专一性,遍布于细胞内并具有细胞间转移的现象。同源比对表明GmMYB73类似于拟南芥的CPC蛋白家族。功能互补分析发现GmMYB73能恢复拟南芥CPC家族的CPC和TRY基因的双突变体cpctry的表型,说明GmMYB73具有拟南芥CPC基因家族的功能,不仅与油脂代谢的调控相关,还影响了种子发育。
在GmMYB73的过表达植株中,表皮毛的生成被抑制。深入分析表明GmMYB73可与GL1竞争结合GL3、EGL3,抑制了GL2的转录起始。因此GmMYB73抑制表皮毛的生成是通过结合GL3、EGL3,从而抑制了GL2的转录所致。
此外,我们还发现GmMYB73在大豆中的表达量受干旱胁迫诱导。与野生型相比,GmMYB73转基因株对盐胁迫的耐性有明显提高,并影响了植物中ABA的含量。因此GmMYB73以及CPC家族的基因参与了植物对非生物胁迫的应答调控。
上述研究表明,GmMYB73是具有多种功能的转录调控因子,参与调控多个代谢,发育及胁迫应答过程。