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植物所在水稻灌漿研究中取得進展

 
模式圖:OsNF-YB1激活蔗糖轉運蛋白的基因表達,調控水稻灌漿

水稻胚乳是人類最主要的糧食來源之一,其結構包含內側的淀粉胚乳和外側的糊粉層。葉片光合作用產生的碳水化合物主要以蔗糖形式從篩管組織運輸到籽粒。前人的研究認為蔗糖在到達籽粒之后先分解成果糖和葡萄糖,然后通過單糖轉運蛋白運輸至淀粉胚乳進而合成淀粉。蔗糖是否直接進入、如何進入淀粉胚乳的機制一直不很清楚。

 

近日,中國科學院植物研究所劉春明研究組利用芯片雜交、熒光定量PCR和原位雜交等實驗發現了一個在水稻籽粒背側糊粉層特異表達的轉錄因子OsNF-YB1,并通過CRISPR-Cas9和RNAi等技術對該基因進行了敲除和表達干擾,發現OsNF-YB1直接調控水稻的灌漿和淀粉累積,并且OsNF-YB1敲除突變體籽粒中的蔗糖、葡萄糖和果糖含量均大幅度下降。進一步生化分析發現OsNF-YB1通過直接結合于三個蔗糖轉運蛋白OsSUT1、OsSUT3和OsSUT4的基因表達調控區來調控蔗糖直接進入胚乳。

 

該研究成果對于理解禾本科作物的灌漿機理具有重要意義,有可能為提高作物產量提供新工具。

 

該成果于9月25日在線發表于Cell Research 期刊上。劉春明研究組博士研究生白愛寧為論文****作者。研究得到了中國科學院-澳大利亞聯邦科學與工業研究組織合作研究計劃、國家“863”項目和國家轉基因科學和技術項目的資助。

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