中国热科院在油莎豆块茎脱水抗性机制研究中取得新进展

　　近期，中国热科院生物所在油莎豆块茎脱水抗性机制研究中取得新进展。研究发现，与种子类似，一类叫做SMP（Seed maturation protein）的小分子亲水蛋白在油莎豆块茎成熟过程中特异性积累，并与其水分含量负相关，暗示油莎豆块茎发生了类似于种子的共进化。该研究有助于阐明营养组织脱水抗性的分子机制及组织特异的调控网络，对于油莎豆抗性品种的选育与开发利用具有指导意义。

 

　　油莎豆（Cyperus esculentus L.）隶属于禾本目莎草科，是迄今唯一已知在块茎中高水平积累油脂（24-35%）的新型油料作物。同时，油莎豆块茎亦是罕见的含水量降低到10%以下却不影响萌发的营养组织，然而，其脱水抗性的分子机制至今仍鲜为人知。SMP是一类被广泛报道在种子胚胎发育晚期特异性积累的小分子亲水蛋白。为揭示SMP基因家族的进化特征及其在油莎豆块茎脱水抗性中的分子机制，我院生物所的研究团队对油莎豆与水稻、玉米等代表性单子叶植物的SMP基因进行了系统的鉴定和比较分析，发现SMP家族的分化时间很晚，直至在单双子叶植物分化后才出现目/科/属/物种的特异性扩张与进化；在油莎豆中，SMP在块茎的成熟过程中特异性积累，并与其水分含量负相关，这种类似于种子的积累模式与块茎耐脱水和耐储藏的特性是一致的，暗示油莎豆块茎发生了类似于种子的共进化。然而，是否存在组织特异的调控网络还有待进一步研究。

 

　　相关研究成果以《Analysis of Cyperus esculentus SMP family genes reveals lineage-specific evolution and seed desiccation-like transcript accumulation during tuber maturation》为题发表于《Industrial Crops and Products》。论文第一作者和通讯作者为中国热科院生物所/三亚研究院邹智研究员，中国热科院三亚研究院郭安平研究员为并列通讯作者。广东石油化工学院的赵永国副教授、中南民族大学张丽副教授及硕士研究生肖艳华参与了相关工作。

 

　　论文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115382