宋任涛教授课题组在玉米储藏蛋白调控研究中取得重要进展

发布时间:2018-09-25 16:19:15     阅读次数:435











 

2018921日,中国农业大学国家玉米改良中心宋任涛教授课题组在生物学著名期刊The Plant Cell发表了题为“The ZmbZIP22 Transcription Factor Regulates 27-kD γ-Zein Gene Transcription during Maize Endosperm Development”的研究论文。该研究采用一种新的思路鉴定到一个胚乳特异表达的转录因子ZmbZIP22,该转录因子与已知转录因子Opaque2PBF1OHPs协同调控27-kD醇溶蛋白的表达。

玉米是世界上产量最高的粮食作物之一,然而在作为禽类和非反刍家畜的饲料时,仍需额外添加赖氨酸和色氨酸或富含赖氨酸和色氨酸的其它饲料,极大影响了玉米的应用。究其原因,是玉米籽粒中含量最高的储藏蛋白是醇溶蛋白它的累积能够直接影响籽粒的营养品质然而醇溶蛋白中非常缺乏赖氨酸和色氨酸两种必需氨基酸因此,研究醇溶蛋白的表达调控有助于提高籽粒的营养品质。27-kD醇溶蛋白是胚乳中转录水平最高的单基因,也是含量较高的储藏蛋白,已知有多个转录因子(Opaque2PBF1OHP1OHP2)直接调控其表达,然而它的转录调控机制仍未被完全解释。

宋任涛教授课题组采用了一种基于生物素标记探针Pull-down和质谱的新思路,鉴定到一个在籽粒灌浆期特异结合27-kD醇溶蛋白启动子的转录因子ZmbZIP22。多个体内和体外实验证实,此转录因子可以直接调控27-kD醇溶蛋白的表达。这种新方法可以用于其他关键基因调控因子的鉴定。该课题组还发现,ZmbZIP22可以与其他多个调控27-kD醇溶蛋白的转录因子互作,这些转录因子通过协同调控,来确保27-kD醇溶蛋白在籽粒灌浆期的稳定表达。同时在zmbzip22突变体中,27-kD醇溶蛋白累积显著降低,赖氨酸和色氨酸含量显著上升,在没有影响其它农艺性状的条件下,改善了玉米籽粒的蛋白质品质。

该研究由国家玉米改良中心宋任涛教授课题组完成,博士后李朝斌为论文第一作者。相关工作得到了国家科技部,国家自然科学基金委和博士后创新人才支持计划的资助。这是宋任涛课题组近年在玉米蛋白品质研究中连续发表的第五篇The Plant Cell文章。

文章链接:http://www.plantcell.org/content/plantcell/early/2018/09/21/tpc.18.00422.full.pdf