江苏省农科院揭示玉米籽粒碳氮平衡的新机制

作者：iPlants 2024/5/23 14:23:41

近日，由江苏省农科院资源所赵涵团队独立完成的研究论文《Nitrogen-dependent binding of the transcription factor PBF1 contributes to the balance of protein and carbohydrate storage in maize endosperm》在国际著名学术期刊《The plant cell》正式发表，报

近日，由江苏省农科院资源所赵涵团队独立完成的研究论文《Nitrogen-dependent binding of the transcription factor PBF1 contributes to the balance of protein and carbohydrate storage in maize endosperm》在国际著名学术期刊《The plant cell》正式发表，报道了玉米籽粒碳氮平衡的重要研究成果。

玉米种质资源创新团队研究发现氮的限制影响了玉米胚乳发育过程中氮和碳（C）代谢的许多关键基因的表达。该研究发现缺氮显著影响玉米籽粒淀粉和蛋白含量，及籽粒氮和碳（C）代谢途径中许多关键基因的表达。这些碳氮代谢差异表达基因的启动子区域富含P-box序列。P-box基序是玉米胚乳特异表达转录因子PBF1的结合motif序列，说明PBF1可能与这些关键基因差异表达有关联。该基因功能缺失后改变了胚乳中淀粉和蛋白质的积累，说明PBF1参与籽粒碳氮代谢。基于正常氮和缺氮环境下授粉15天后玉米胚乳的qRT-PCR、Western Blot以及RNA in situ hybridization检测，发现PBF1在不同氮素环境下表达水平和表达部位没有差异。有意思的是PBF1在不同氮素环境下结合的靶标基因不同，特别是与碳氮化合物的合成和积累有关的基因。在缺氮环境时，一部分玉米醇溶蛋白编码基因的启动子并没有被PBF1结合，与之对应的是这些醇溶蛋白编码基因的转录本水平降低，表明PBF1促进玉米蛋白在胚乳中的积累。同时，在缺氮环境下未被PBF1结合sugary1和淀粉分支酶2b基因的转录水平显著上调。研究还发现PBF1抑制sugary1和淀粉分支酶2b的表达。结果表明：氮缺乏情况下，PBF1将用于合成玉米醇溶蛋白的C骨架更多的流向碳水化合物的形成。该研究结果为玉米生产中的实现减肥不减产提供了一种理论依据。

原文链接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koac302

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