華南植物園揭示調控植物種子貯藏蛋白積累的新機制
種子是裸子植物和被子植物特有的繁殖體，直接關系到物種的種族延續，且與人類的食物來源息息相關。種子含有豐富的貯藏物質，主要類型包含油脂、蛋白質和淀粉等。其中，種子蛋白是人類食物中最重要的蛋白質來源。在農業生產中，種子蛋白的含量與作物的產量和品質緊密關聯，此外，種子蛋白的含量還關乎種子的質量和壽命，直接影響農業上種子的保存和播種出苗率。因此，深入挖掘影響種子蛋白含量的關鍵基因，不僅能夠增強對植物種子發育這一復雜生物學過程的認知，還將為改善作物的相關經濟性狀提供理論依據。
中科院華南植物園分子生物分析及遺傳改良研究中心侯興亮研究員課題組博士后胡一龍和周麗夢碩士，在揭示赤霉素（GA）調控種子胚胎形態發育分子機制的基礎上（Hu et al., 2018, Nature Plants），進一步對GA在種子貯藏物質積累過程中的角色進行了研究，發現外施GA降低種子貯藏蛋白的積累，而GA合成突變體則表現為種子貯藏蛋白含量升高，表明GA參與種子貯藏物質積累的調控。同時，GA信號負調控因子DELLA蛋白家族成員RGL3（RGA LIKE-3）突變后種子貯藏蛋白含量下降，而在其過表達轉基因植株中則升高。深入研究發現，RGL3與調控種子貯藏蛋白積累的關鍵因子ABI3（ABSCISIC ACID INSENSITIVE 3）直接互作，并作為ABI3的轉錄共激活子來促進種子貯藏蛋白合成相關基因的表達，從而促進種子貯藏蛋白積累。值得一提的是，RGL3同源基因廣泛地存在于單雙子葉植物基因組中，有些不會影響植物的正常生長發育，這為高蛋白精準育種提供了一個有利的分子靶點。
相關研究成果已于近日在線發表在國際植物學主流期刊Plant Physiology（《植物生理學》）上。相關研究得到國家自然科學基金、中國博士后科學基金等項目的資助。
論文鏈接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiaa114/6094631
