2018-03-06 17:54:57
近日，中國農業(yè)科學院煙草研究所煙草功能基因組創(chuàng)新團隊在植物細胞壁果膠質甲酯化調控研究中取得新進展，解析了果膠質多糖脫甲酯化的轉錄調控機制，為果膠去甲酯化的調控機制及種皮粘液質形成的轉錄調控網絡提供了創(chuàng)新性的觀點。相關研究成果發(fā)表在《植物生理（Plant Physiology）》上。
果膠質多糖是植物初生細胞壁的主要成分，其在高爾基體中合成并被甲酯化，隨后被細胞壁中的果膠甲酯酶（PME）去甲酯化。果膠質的甲酯化程度決定了果膠質多糖的生物物理學特性，從而影響到植物的生長發(fā)育，與植物的抗病性、抗倒伏性等農業(yè)性狀緊密相關。然而，限于研究手段，科學家對于初生細胞壁，包括對果膠去甲酯化的調控機制等領域仍然知之甚少。
該研究綜合運用了生物化學、遺傳學、組學及分子生物學技術，以種皮粘液質為研究體系，發(fā)現MYB52轉錄因子基因的缺失導致果膠甲基酯酶（PME）活性的增加及果膠甲酯化水平的下降。myb52突變體甲酯化的降低也與種子粘液質的鈣含量增加有關。染色質免疫沉淀分析和分子遺傳學研究表明，MYB52通過直接結合基因的啟動子，從而轉錄激活果膠甲酯酶抑制因子6（PMEI6）、PMEI14與subtilisin-like絲氨酸蛋白酶1.7（SBT1.7）基因。先前的研究表明，PMEI6和SBT1.7參與種皮粘液質中果膠質的去甲酯化過程。此外，作者對兩個PMEI14突變體進行了功能研究，發(fā)現PMEI14參與種皮粘液質的去甲酯化（PMEI14可能僅在種皮中發(fā)揮作用，而PMEI6則在整個種子中起作用）。
該研究揭示了MYB52負調控種皮粘液質中的果膠去甲酯化以及參與該過程的組分，為果膠去甲酯化的調控機制及種皮粘液質形成的轉錄調控網絡提供了創(chuàng)新性的觀點。為研究初生細胞壁與次生細胞壁的關系，PME與PMEI之間的相互作用開辟了新思路。
中國農業(yè)科學院煙草研究所為第一完成單位，博士后石大川和博士生任昂彥為文章并列第一作者，孔英珍研究員為通訊作者。本研究得到了中國農科院青年英才計劃、中國農科院創(chuàng)新工程和國家自然基金面上項目的資助。
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