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棉子糖合成代謝途徑調(diào)控植物抗旱能力

   2020-05-11 中國科學(xué)報(bào)11320

  簡化的棉子糖合成代謝及其對玉米、擬南芥耐旱性的影響。 中國農(nóng)科院供圖

  近日,《生物化學(xué)雜志》(Journal of Biological Chemistry)在線發(fā)表西北農(nóng)林科技大學(xué)教授趙天永和中國農(nóng)科院作物所研究員王國英團(tuán)隊(duì)的成果。該研究揭示了通過調(diào)控棉子糖合成酶提高植物耐旱能力的新途徑。

  玉米肌醇半乳糖苷合成酶(GOLS)和棉子糖合成酶(RAFS)是棉子糖合成的關(guān)鍵酶。已有研究發(fā)現(xiàn),通過調(diào)控GOLS基因可以提高植物抗逆能力。而對于負(fù)責(zé)植物棉子糖合成的第二個關(guān)鍵酶基因RAFS的研究相對較少。

  該研究發(fā)現(xiàn),玉米ZmRAFS基因的突變體缺少棉子糖,同時過量積累肌醇半乳糖苷,表現(xiàn)出對干旱脅迫更為敏感。在擬南芥中過量表達(dá)玉米ZmRAFS基因顯著提高了轉(zhuǎn)基因植株的耐旱性。

  檢測結(jié)果表明,轉(zhuǎn)ZmRAFS基因擬南芥種子中的棉子糖含量增加,而葉片中的棉子糖含量卻降低了。造成這一結(jié)果的原因是葉片中合成的蔗糖被運(yùn)往種子,蔗糖供應(yīng)不足導(dǎo)致玉米RAFS不能合成棉子糖,而對其另一底物肌醇半乳糖苷進(jìn)行水解產(chǎn)生肌醇。正是由于葉片中積累的肌醇提高了轉(zhuǎn)基因植物的耐旱性。

  相關(guān)論文信息:

  https://doi.org/10.1074/jbc.RA120.013948 jbc.RA120.013948.
 
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