玉米(Zea mays L.)是世界三大糧食作物之一,種植面積廣泛,在動物飼料、工業(yè)原料和生物燃料等方面有重要的應(yīng)用價值。淀粉是玉米籽粒中碳水化合物的主要儲藏形式,其生物合成過程復雜,涉及一系列功能酶的參與。目前,參與玉米淀粉生物合成過程的功能基因基本都已被報道,但合成途徑中存在的分子調(diào)控機制仍不清楚。
近日,四川農(nóng)業(yè)大學黃玉碧教授課題組在The Crop Journal在線發(fā)表了題為“Transcription factor ZmNAC126 plays an important role in transcriptional regulation of maize starch synthesis-related genes”的研究論文。作者通過基因共表達分析,篩選得到候選調(diào)控因子ZmNAC126,并深入研究其參與玉米淀粉生物合成的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制。
研究發(fā)現(xiàn)ZmNAC126是一個玉米胚乳高表達的轉(zhuǎn)錄因子,其轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域位于蛋白序列的201到227氨基酸位點之間,定位在細胞核中,能夠與CACG重復基序體外結(jié)合,是典型的NAC家族轉(zhuǎn)錄因子。ZmNAC126具有與淀粉合成關(guān)鍵酶編碼基因相一致的表達模式,其表達模式與淀粉積累速率密切聯(lián)系,能通過與淀粉合成關(guān)鍵酶基因啟動子的直接作用或間接作用影響目的基因啟動子的生物學活性,從而調(diào)控相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄,影響玉米胚乳中淀粉的生物合成。
肖前林博士(現(xiàn)工作于西南大學)、2017級碩士研究生王雅云和2016級博士研究生李輝為本文共同第一作者,黃玉碧教授為通信作者。該研究得到國家自然科學基金(31571757)和國家重點研發(fā)計劃(2014CB138202)項目資助。四川農(nóng)業(yè)大學黃玉碧課題組長期從事玉米淀粉生物合成轉(zhuǎn)錄調(diào)控機制的研究,先后發(fā)現(xiàn)ABI4、ZmbZIP91、ZmaNAC36、ZmMYB14、ZmEREB94等一系列調(diào)控因子參與淀粉合成關(guān)鍵酶基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控,鑒定得到了淀粉合成關(guān)鍵酶編碼基因啟動子中的活性位點,已經(jīng)在Journal of Experimental Botany、the FEBS Journal、Plant Molecular Biology、Plant Science等國內(nèi)外重要學術(shù)期刊上發(fā)表多篇關(guān)于玉米淀粉合成轉(zhuǎn)錄調(diào)控的研究論文。