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我科学家解析果胶质多糖脱甲酯化的转录调控机制

2018-02-24 10:03|作者:|来源:中国农业科学院

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  近日,中国农业科学院烟草研究所烟草功能基因组创新团队在植物细胞壁果胶质甲酯化调控研究中取得新进展,解析了果胶质多糖脱甲酯化的转录调控机制,为果胶去甲酯化的调控机制及种皮粘液质形成的转录调控网络提供了创新性的观点。相关研究成果发表在《植物生理(Plant Physiology)》上。

  果胶质多糖是植物初生细胞壁的主要成分,其在高尔基体中合成并被甲酯化,随后被细胞壁中的果胶甲酯酶(PME)去甲酯化。果胶质的甲酯化程度决定了果胶质多糖的生物物理学特性,从而影响到植物的生长发育,与植物的抗病性、抗倒伏性等农业性状紧密相关。然而,限于研究手段,科学家对于初生细胞壁,包括对果胶去甲酯化的调控机制等领域仍然知之甚少。

  该研究综合运用了生物化学、遗传学、组学及分子生物学技术,以种皮粘液质为研究体系,发现MYB52转录因子基因的缺失导致果胶甲基酯酶(PME)活性的增加及果胶甲酯化水平的下降。myb52突变体甲酯化的降低也与种子粘液质的钙含量增加有关。染色质免疫沉淀分析和分子遗传学研究表明,MYB52通过直接结合基因的启动子,从而转录激活果胶甲酯酶抑制因子6(PMEI6)、PMEI14与subtilisin-like丝氨酸蛋白酶1.7(SBT1.7)基因。先前的研究表明,PMEI6和SBT1.7参与种皮粘液质中果胶质的去甲酯化过程。此外,作者对两个PMEI14突变体进行了功能研究,发现PMEI14参与种皮粘液质的去甲酯化(PMEI14可能仅在种皮中发挥作用,而PMEI6则在整个种子中起作用)。

  该研究揭示了MYB52负调控种皮粘液质中的果胶去甲酯化以及参与该过程的组分,为果胶去甲酯化的调控机制及种皮粘液质形成的转录调控网络提供了创新性的观点。为研究初生细胞壁与次生细胞壁的关系,PME与PMEI之间的相互作用开辟了新思路。

  中国农业科学院烟草研究所为第一完成单位,博士后石大川和博士生任昂彦为文章并列第一作者,孔英珍研究员为通讯作者。本研究得到了中国农科院青年英才计划、中国农科院创新工程和国家自然基金面上项目的资助。

责任编辑:燕玉海
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