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PBJ|中科院张爱民研究团队利用EMSA等技术揭示了TuODORANT1和TaODORANT1抑制小麦种子贮藏蛋白的合成
作者：南京瑞源生物技术有限公司
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发表时间：2021-05-20 14:23:34
在普通小麦中，发现在幼苗和成熟植株的根、茎和叶中均表达MYB家族TF TaODORANT1，并且当在转基因烟草中过表达时，TaODORANT1参与干旱和盐胁迫响应。然而，在籽粒灌浆过程中，胚乳中TaODORANT1的表达模式及其在籽粒储备物质生物合成中的作用机制仍不清楚。
2021年5月5日中国科学院遗传与发育生物学研究所张爱民研究团队在Plant Biotechnology Journal发表了一篇名为“The MYBfamily transcription factor TuODORANT1 from Triticum urartu andthe homolog TaODORANT1 from Triticum aestivum inhibit seedstorage protein synthesis in wheat”的文章揭示了来自Triticum urartu的MYB家族转录因子TuODORANT1和来自普通小麦的同源物TaODORANT1抑制小麦种子贮藏蛋白的合成。
在本研究中，发现TaODORANT1的同源物TuODORANT1在灌浆过程中优先在发育中的胚乳中表达。在过表达TuODORANT1的普通小麦中，SSP含量降低，然而敲除TaODORANT1（普通小麦TuODORANT1同源物），小麦的 SSP含量升高。阐明了TuODORANT1抑制SSP合成的机理。
种子贮藏蛋白（SSP）是决定小麦最终产品质量的因素，弹性和延展性分别由两种种子贮藏蛋白（谷蛋白和醇溶蛋白）赋予，除了组成之外，单一SSP的含量或比例也可能在面筋功能和面团加工特性中起作用。SSP合成主要在转录水平调控,在小麦中很少发现SSP合成的转录调控因子，本研究旨在发现新的SSP基因调控因子。
在这里，我们发现R2R3 MYB家族转录因子TuODORANT1在籽粒灌浆期间优先在发育中的胚乳中表达。在过表达TuODORANT1的普通小麦中，通过RNA-Seq分析测试的所有SSP基因的转录水平在整个籽粒灌浆过程中降低了49.71%，这导致成熟籽粒的总SSP水平下降了13.38%-35.60%。在体外试验中，TuODORANT1抑制启动子活性和SSP基因转录1-13倍。
过表达TuODORANT1的普通小麦中SSP含量降低
过表达TuODORANT1在胚乳发育过程中抑制了SSP基因的转录
EMSA和ChIP-qPCR分析表明，TuODORANT1在体外和体内均与SSP基因启动子中的顺式元件结合。同样，普通小麦中的同源物TaODORANT在体外将启动子活性和SSP基因的转录都抑制了1-112倍。
TuODORANT1在体外和体内都与SSP基因的启动子区结合
T. urartu小麦和普通小麦SSP基因启动子中顺式元件5’-T/CAUCCA-3’和5’-T/CAUCAT/AG-3’的分布
普通小麦中TaODORANT1的敲除导致SSP基因转录增加14.73%-232.78%，这导致总SSP水平提高11.43%-19.35%。
TaODORANT1敲除小麦的SSP含量增加
研究结果表明，敲除TaODORANT1后小麦中SSP的积累是由于SSP基因的转录提升。我们的数据表明TuODORANT1和TaODORANT1都阻遏SSP的合成。
文献链接：https://doi.org/10.1111/pbi.13604
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