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北京市农林科学院蔬菜研究所揭示NAC转录因子调控西瓜果实糖代谢的分子机制

放大字体  缩小字体 时间:2021-11-04 09:32 来源:北京市农林科学院 原文:
核心提示:该研究揭示了NAC转录因子ClNAC68介导细胞壁转化酶基因调控西瓜果实含糖量,并介导生长素信号关键因子ClGH3.6调控种子发育的分子机制,为解析西瓜果实糖代谢及种子发育的调控网络奠定分子基础。
  近日,北京市农林科学院蔬菜研究所在园艺领域Top期刊Horticulture Research(Q1, IF=6.793)在线发表了题为The NAC tranion factor ClNAC68 positively regulates sugar content forbid seed development in watermelon forbid repressing ClINV forbid ClGH3.6的研究论文。该研究揭示了NAC转录因子ClNAC68介导细胞壁转化酶基因调控西瓜果实含糖量,并介导生长素信号关键因子ClGH3.6调控种子发育的分子机制,为解析西瓜果实糖代谢及种子发育的调控网络奠定分子基础。
 
  西瓜(Citrullus lanatus)是世界十大水果之一。西瓜果实含糖量是衡量西瓜果实品质的重要指标。西瓜果实中的糖分主要是蔗糖,葡萄糖和果糖,而蔗糖含量决定了西瓜果实含糖量的高低。前期研究结果表明,invertase转化酶可以促进蔗糖的快速分解,是蔗糖代谢中的重要功能基因,但其被调控的分子机制并不十分清楚。
 
  NAC(NAM,ATAF1/2,CUC2)转录因子在果实成熟和品质中起重要作用。西瓜基因组编码80个NAC基因,其中21个NAC基因在果肉和维管组织中高量表达。在这些基因中,ClNAC68在果肉中的表达显著高于果皮。然而,ClNAC68在果实成熟和品质方面的内在调控机制尚不清楚。在这项研究中,研究者发现ClNAC68是一个转录抑制子。CRISPR-Cas9系统敲除ClNAC68可降低突变体果肉中的可溶性固形物含量和蔗糖积累(图1)。转录组分析发现,在突变体果肉中,共有501个差异基因,主要聚类在糖代谢相关途径。其中,只有蔗糖代谢途径上的关键基因转化酶基因ClINV在突变体果肉中上调。EMSA和双萤光素酶分析表明,ClNAC68直接与ClINV的启动子结合,并抑制其表达(图2)。该研究首次阐明了ClNAC68通过抑制invertase酶活性,进而提高果肉中糖的积累,进一步丰富了NAC转录因子调控西瓜西瓜果实糖代谢的分子机制。

  我院蔬菜研究所王晋芳博士和王艳萍博士为该论文的共同第一作者,郭绍贵研究员及张海英研究员为该论文通讯作者。该研究得到了院协同创新中心,国家自然基金等项目的资助。
日期:2021-11-04
 
 
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