廣東
近日，河南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院在Nature Communications上發(fā)表題為“The bHLH transcription factor
PIL1orchestrates starch synthesis in key cereal crops”的研究成果。 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生孟琰珺為論文第一作者，葛強(qiáng)研究員、郭天財(cái)教授和康國(guó)章研究員為通訊作者。
腺苷葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）是控制作物淀粉合成的關(guān)鍵酶，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)bHLH轉(zhuǎn)錄因子家族成員—TaPIL1能與淀粉合成酶胞質(zhì)型小亞基基因（TaAGPS1a）啟動(dòng)子結(jié)合，該基因的敲除和過(guò)量表達(dá)轉(zhuǎn)基因材料的籽粒淀粉含量、粒重及產(chǎn)量發(fā)生了顯著變化，發(fā)現(xiàn)TaPIL1能正向調(diào)控小麥籽粒淀粉的合成，進(jìn)而提高粒重和籽粒產(chǎn)量。
通過(guò)Y1H、EMSA和LUC等實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)TaPIL1能與淀粉合成酶基因TaAGPS1a-7A、TaBEIIb-2D、TaGBSS1-4A啟動(dòng)子上的E-box元件相結(jié)合，驅(qū)動(dòng)后者的表達(dá)，調(diào)控了小麥籽粒淀粉的合成。
此外，研究發(fā)現(xiàn)同源基因OsPIL11和ZmPIL1分別在水稻和玉米中也通過(guò)驅(qū)動(dòng)AGPS1、BEIIb和GBSSI基因的表達(dá)，調(diào)控籽粒淀粉的合成，表明轉(zhuǎn)錄因子PIL1在調(diào)控三大糧食作物籽粒淀粉合成中都具有重要作用且功能保守。
在351份六倍體小麥及其近緣種中，發(fā)現(xiàn)TaPIL1-5B啟動(dòng)子和編碼域內(nèi)存在13個(gè)等位變異，分為3種單倍型（Hap1-3）。通過(guò)比較千粒重和啟動(dòng)子活性，發(fā)現(xiàn)Hap2/3為控制籽粒淀粉合成的優(yōu)異單倍型。Hap2/3品種PIL1啟動(dòng)子上一段275 bp的序列缺失，導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄抑制子TaBZR1.1不能與其結(jié)合，從而提高基因表達(dá)，并進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)下游淀粉合成基因表達(dá)。
TaPIL1工作模式圖
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