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MDPI|安徽农业大学顾龙江研究团队利用Y1H等技术揭示了玉米 MADS 转录因子ZmES22的表达负调控水稻胚乳淀粉积累

作者:南京瑞源生物技术有限公司 浏览: 发表时间:2021-12-16 13:18:46

作为谷物中的主要成分,淀粉是世界上大多数人口消耗的最重要的碳水化合物之一。然而,调节淀粉生物合成的分子机制仍然难以捉摸。

安徽农业大学顾龙江研究团队在MDPI发表了一篇名为“Expression of Maize MADS Transcription Factor ZmES22 Negatively Modulates Starch Accumulation in Rice Endosperm”的文章揭示了玉米 MADS 转录因子ZmES22 的表达负调控水稻胚乳淀粉积累。


在本研究中,编码 MADS 型转录因子的ZmES22从玉米自交系 B73 中适度表征。ZmES22在授粉后 10 天(DAP)在胚乳中表现出高表达水平,并在 20 DAP 时在胚乳中达到峰值,表明ZmES22在活性淀粉合成过程中优先在玉米胚乳中表达。ZmES22 的瞬时表达在烟叶中发现ZmES22蛋白位于细胞核中。通过酵母单杂交试验没有检测到 ZmES22 蛋白的反式激活活性。将过表达质粒 35S:: ZmES22转化到水稻中显着降低了 1000 粒重和总淀粉含量,而转基因水稻品系的可溶性糖显着更高。


为了确定ZmES22是否能与GIF1的启动子结合,我们首先从GIF1的上游提取了2000个碱基对序列,并在公布网站上预测GIF1启动子是否含有MADS型转录因子可以结合的保守元件。令人惊讶的是,一个保守元件(CATGT)位于OsGIF1基因上游的负365个碱基对。之后,酵母单杂交试验以确定ZmES22蛋白是否能与该元件结合。将ZmES22的完整编码序列插入包含两个激活域(AD)的载体中,并由PT7驱动。合成两个重复的CATGT作为诱饵。同时,一个突变体也被用作阴性对照。在酵母单杂交试验中,在含有900 ng/mL AbA的SD/-Ura培养基中,空白对照和阴性对照中的酵母生长均受到明显抑制,然而,与PT7-ZmES22和pGIF1-AbAi共转化的酵母生长良好,表明ZmES22与OsGIF1启动子的核心元件结合(图10)。

图 10. ZmES22 可以通过酵母单杂交试验与OsGIF1的核心基序结合

Y1H 分析表明 ZmES22 蛋白可以与 OsGIF1 的启动子区域结合并在水稻灌浆阶段下调其 mRNA 表达。这些发现表明ZmES22是水稻胚乳淀粉合成过程中的一种新型调节剂。


总之,来自玉米的 MADS 型转录因子通过在水稻中的过表达进行了适度表征,并且在本研究中还通过 RNA-seq 和酵母单杂交试验探索了其在调节淀粉合成中的预期作用的分子机制。淀粉合成是一个复杂而精密的过程,它受众多转录因子通过蛋白质-蛋白质和蛋白质-DNA 相互作用的调控。为了阐明ZmES22如何影响水稻中的淀粉合成,正在通过 CRISPR/Cas9 系统创建ZmES22突变体。


文献链接:https://doi.org/10.3390/ijms20030483

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