前言

淀粉以光合作用產(chǎn)物蔗糖為原料，由多種關(guān)鍵酶共同參與合成，主要酶包括:腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADP-glucose pyrophosphorylase，AGPase)、淀粉合成酶(starch synthases，SS)、淀粉分支酶(starch branching enzymes，SBE)、淀粉去分支酶(starch-debranching enzymes，DBE)和淀粉磷酸化酶(starch phosphorylase，PHO)。

玉米淀粉約占籽粒比重的70%左右，淀粉的理化性質(zhì)會(huì)直接影響玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。目前，玉米籽粒中淀粉生物合成關(guān)鍵酶的功能已較為清楚，但對(duì)玉米淀粉合成關(guān)鍵酶基因上游存在的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制的研究卻較少。其中AGPase為淀粉合成提供直接前體ADPG，是淀粉合成過(guò)程中的限速酶，ZmBt2和ZmSh2分別編碼AGPase的小亞基和大亞基。ZmBt2由于其在淀粉生物合成途徑的限速作用，一直是一個(gè)值得關(guān)注的基因。

2022年7月，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在Frontiers in Plant Science上發(fā)表了題為“The novel ZmTCP7 transcription factor targets AGPase-encoding gene ZmBt2 to regulate storage starch accumulation in maize”的研究論文，文章通過(guò)酵母單雜交篩選等實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)ZmTCP7是ZmBt2基因的轉(zhuǎn)錄抑制因子，也是玉米胚乳淀粉生物合成途徑的負(fù)調(diào)控因子。

該項(xiàng)目中所用的玉米酵母文庫(kù)單雜交篩選體系為Y1HGold-pAbAi系統(tǒng)。

研究結(jié)果

本研究作者早期發(fā)現(xiàn)了ZmBt2啟動(dòng)子的一個(gè)短功能片段(394-bp)，本研究中以Bt2啟動(dòng)子片段（-370bp~+24bp）為誘餌，通過(guò)酵母單雜交實(shí)驗(yàn)，在玉米胚乳cDNA文庫(kù)中篩選鑒定到了一個(gè)新的結(jié)合調(diào)控ZmBt2啟動(dòng)子的TCP轉(zhuǎn)錄因子，ZmTCP7。通過(guò)啟動(dòng)子敲除后的瞬轉(zhuǎn)表達(dá)和EMSA檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，ZmTCP7結(jié)合ZmBt2啟動(dòng)子的小基序?yàn)镚AACCCCAC，且對(duì)ZmBt2的表達(dá)起抑制作用。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在玉米中過(guò)表達(dá)ZmTCP7，對(duì)ZmBt2轉(zhuǎn)錄顯著抑制~77.58%，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因玉米AGPase活性降低21.51%，胚乳淀粉含量降低9.58%。

本研究表明，ZmTCP7作為ZmBt2的轉(zhuǎn)錄抑制因子和胚乳淀粉積累的負(fù)調(diào)控因子，為調(diào)控玉米ZmBt2表達(dá)和淀粉生物合成途徑的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)提供了新的見(jiàn)解。

The interaction between ZmTCP7 and the ZmBt2 promoter and negative regulation of ZmTCP7 in starch accumulation

四川農(nóng)業(yè)大學(xué)的Babatope Samuel Ajayo為論文的作者，胡育峰副教授和黃玉碧教授為論文的共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃和國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。

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