華中科大揭示干旱脅迫基因參與甘藍(lán)型油菜油脂積累的機(jī)制

2019年4月10日，華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院栗茂騰教授課題組在Plant Biotechnology Journal在線發(fā)表了題為Droughtresponsive genes, late embryogenesis abundant group3 (LEA3) and vicinal oxygen chelate（VOC）, function in lipid accumulation inBrassica napusandArabidopsismainly via enhancing photosynthesis efficiency and reducing ROS的研究論文。文章揭示了干旱脅迫基因LEA與VOC可通過提高光合效率，降低活性氧對植物細(xì)胞的傷害，從而保證了干旱情況下甘藍(lán)型油菜與擬南芥中含油量的穩(wěn)定，以及提高了正常環(huán)境下種子中油脂的積累。

為揭示干旱脅迫基因在油脂積累中的作用機(jī)理，研究選取超表達(dá)BnLEA，BnVOC，AtLEA，AtVOC以及atlea3突變體和AtVOC-RNAi植株的種子和葉片，進(jìn)行了長期和短期干旱脅迫下多個組合的轉(zhuǎn)錄組測序分析。結(jié)果表明，LEA基因可使光合作用相關(guān)路徑、油脂合成網(wǎng)絡(luò)路徑上的基因表達(dá)上調(diào)；而VOC基因則可在油脂降解、乙醛酸代謝以及含氧化合物代謝網(wǎng)絡(luò)上起到作用。針對轉(zhuǎn)錄組測序獲得的差異表達(dá)結(jié)果，通過進(jìn)一步的光合效率測定以及活性氧代謝系統(tǒng)中相關(guān)酶學(xué)和代謝物試驗驗證，證實了LEA基因可以在干旱脅迫的情況下，通過穩(wěn)定細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)，使得脅迫環(huán)境下油脂合成可以正常進(jìn)行，并有效提高光合效率，產(chǎn)生更多的有機(jī)物供給，實現(xiàn)植物油脂合成的增加。VOC基因可以降低甲基乙二醛和活性氧的含量，并使下游的油脂降解，從而促進(jìn)了植物種子中油脂的積累。