醇溶蛋白是玉米籽粒中的主要儲藏蛋白，其含量與籽粒硬度呈正相關(guān)。然而，由于缺乏賴氨酸等多種必需氨基酸，醇溶蛋白可能對玉米的營養(yǎng)品質(zhì)產(chǎn)生不利影響。19 kDa α-醇溶蛋白是蛋白體的核心結(jié)構(gòu)組分，其積累受到以O(shè)paque 2 (O2)為核心的轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)影響。目前各轉(zhuǎn)錄因子之間的協(xié)同調(diào)控關(guān)系尚未完全闡明，這在一定程度上限制了玉米籽粒硬度和品質(zhì)性狀的協(xié)同改良。

近日，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)湯繼華教授團(tuán)隊(duì)在Journal of Genetics and Genomics在線發(fā)表題為“

Regulation of maize kernel development via divergent activation of α-Zein genes by transcription factors O11, O2, and PBF1

已有研究表明轉(zhuǎn)錄因子O2和PROLAMIN-BOX BINDING FACTOR1 (PBF1)調(diào)控α-玉米醇溶蛋白基因轉(zhuǎn)錄，而O11則作用于二者上游。該研究在玉米Zheng58背景下篩選到一個籽粒變小變白的突變體sw1，其胚乳中單位干物質(zhì)的19 kDa α-醇溶蛋白含量減少，而22 kDa α-醇溶蛋白含量增加。基因定位分析發(fā)現(xiàn)SW1為O11。進(jìn)一步研究表明，O11能夠直接結(jié)合并激活19 kDa α-醇溶蛋白基因表達(dá)，其轉(zhuǎn)錄激活活性介于PBF1和O2之間。此外，O11還參與以O(shè)2為中心的層級調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，促進(jìn)19 kDa α-醇溶蛋白基因表達(dá)；而O11則主要通過對O2和PBF1的調(diào)控間接影響22 kDa α-醇溶蛋白基因表達(dá)；O11與PBF1對α-醇溶蛋白基因重疊基序的競爭則參與對其轉(zhuǎn)錄的精細(xì)調(diào)控。綜上所述，O11、O2和PBF1通過多層次差異化協(xié)同調(diào)控機(jī)制，精確控制α-醇溶蛋白基因的表達(dá)水平，確保玉米籽粒正常發(fā)育。

O11、O2和PBF1調(diào)控α-zein基因表達(dá)模式圖

作者簡介

河南農(nóng)業(yè)大學(xué)已畢業(yè)博士研究生田潤苗為該論文第一作者。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)湯繼華教授和付志遠(yuǎn)教授為通訊作者。相關(guān)工作得到河南省自然科學(xué)基金和國家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。