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中國農業科學院作科所解析雙功能鋅指蛋白類轉錄因子GmZFP7調控大豆異黃酮積累的分子機制

放大字體  縮小字體 發布日期:2022-12-06 00:02:46    來源:云推B2B網    作者:云推小編    瀏覽次數:930    評論:0
導讀

11月9日,中國農業科學院作物科學研究所大豆育種技術創新與新品種選育創新團隊研究發現一個雙功能鋅指蛋白類轉錄因子GmZFP7可正向調控大豆異黃酮積累,為大豆異黃酮分子育種提供理論依據。

  11月9日,中國農業科學院作物科學研究所大豆育種技術創新與新品種選育創新團隊研究發現一個雙功能鋅指蛋白類轉錄因子GmZFP7可正向調控大豆異黃酮積累,為大豆異黃酮分子育種提供理論依據。相關研究結果在線發表于《新植物學家(New Phytologist)》雜志。     據孫君明研究員介紹,大豆不僅含有豐富的蛋白質和油脂,同時還富含異黃酮等生物活性成分,有研究表明大豆異黃酮對特定癌癥具有預防和抑制功效,且對骨質疏松和心血管疾病等也有明顯的預防作用。大豆異黃酮為典型的數量性狀,受多基因控制,其調控網絡十分復雜。研究大豆異黃酮調控機理,對改良大豆品種異黃酮營養品質,提升我國大豆產業綜合競爭力有重要意義。     該研究發現了一個鋅指蛋白類轉錄因子基因GmZFP7。實驗表明,過表達該基因可使發狀根中的異黃酮比對照提高1.15-3.79倍,而沉默該基因可使異黃酮含量降低到27%。分析發現,該基因具有可以促進異黃酮合成過程中關鍵酶GmIFS2基因表達,同時抑制黃烷酮合成路徑中的GmF3H1基因表達的雙功能。為了進一步驗證該基因功能,研究人員獲得了基因編輯敲除和過表達轉化植株,在敲除該基因植株的葉片和種子中,該基因的表達水平和異黃酮含量顯著降低,同時GmF3H1的表達量提高;而在過表達植株葉片和種子中結果反之。代謝組分析表明,在基因敲除種子中可檢測到57種酚類代謝產物,其中24種與對照存在差異,特別是在異黃酮合成路徑中的上游產物含量顯著升高,如苯丙烷路徑中的肉桂酸、七葉樹素、異甘草酸和根皮苷,黃酮類路徑中的大波斯菊甙、毛地黃黃酮、芹黃素,以及黃烷酮路徑中的柚皮苷和柚皮素;而黃烷醇合成路徑中的槲皮素和煙花甙含量顯著降低,蘆丁、異鼠李亭甙和野櫻素含量顯著提高。該研究還基于1557份大豆種質的單倍型分析,鑒定出兩個異黃酮含量顯著較高的優異單倍型。該研究為大豆異黃酮的分子育種提供了新思路和優異基因。     作科所博士研究生馮岳、張晟瑞博士和李靜博士為共同第一作者,作科所孫君明研究員和李斌副研究員為共同通訊作者。該研究獲得國家自然科學基金、國家重點研發計劃、轉基因重大專項和中國農業科學院創新工程項目資助。     原文鏈接:https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18610
 
(文/云推小編)
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