陕西
醇溶蛋白是玉米籽粒中的主要储藏蛋白，其含量与籽粒硬度呈正相关。然而，由于缺乏赖氨酸等多种必需氨基酸，醇溶蛋白可能对玉米的营养品质产生不利影响。19 kDa α-醇溶蛋白是蛋白体的核心结构组分，其积累受到以Opaque 2 (O2)为核心的转录因子调控网络影响。目前各转录因子之间的协同调控关系尚未完全阐明，这在一定程度上限制了玉米籽粒硬度和品质性状的协同改良。
近日，河南农业大学汤继华教授团队在Journal of Genetics and Genomics在线发表题为“
Regulation of maize kernel development via divergent activation of α-Zein genes by transcription factors O11, O2, and PBF1”的研究论文，揭示了玉米中三个关键转录因子O11O2和PBF1独立及协同调控α-醇溶蛋白基因表达的作用机制进一步完善了玉米醇溶蛋白的调控网络
已有研究表明转录因子O2和PROLAMIN-BOX BINDING FACTOR1 (PBF1)调控α-玉米醇溶蛋白基因转录，而O11则作用于二者上游。该研究在玉米Zheng58背景下筛选到一个籽粒变小变白的突变体sw1，其胚乳中单位干物质的19 kDa α-醇溶蛋白含量减少，而22 kDa α-醇溶蛋白含量增加。基因定位分析发现SW1为O11。进一步研究表明，O11能够直接结合并激活19 kDa α-醇溶蛋白基因表达，其转录激活活性介于PBF1和O2之间。此外，O11还参与以O2为中心的层级调控网络，促进19 kDa α-醇溶蛋白基因表达；而O11则主要通过对O2和PBF1的调控间接影响22 kDa α-醇溶蛋白基因表达；O11与PBF1对α-醇溶蛋白基因重叠基序的竞争则参与对其转录的精细调控。综上所述，O11、O2和PBF1通过多层次差异化协同调控机制，精确控制α-醇溶蛋白基因的表达水平，确保玉米籽粒正常发育。
O11、O2和PBF1调控α-zein基因表达模式图
作者简介
河南农业大学已毕业博士研究生田润苗为该论文第一作者。河南农业大学汤继华教授和付志远教授为通讯作者。相关工作得到河南省自然科学基金和国家自然科学基金等项目资助。
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