棉子糖合成代谢途径调控植物抗旱能力

简化棉子糖生物合成及其对玉米和拟南芥耐旱性的影响。中国农业科学院制图研究所

最近,《生物化学杂志》在网上公布了西北农林大学教授赵天永和和中国农业科学院作物研究所研究员王国英的研究结果。本研究揭示了通过调节棉子糖合酶来提高植物抗旱性的新途径。

玉米肌醇半乳糖苷合酶(GOLS)和棉子糖合酶(RAFS)是棉子糖合成中的关键酶。以前的研究发现,植物的抗逆性可以通过调节GOLS基因来提高。然而,对RAFS的研究相对较少,这是负责植物棉子糖合成的第二个关键酶基因。

研究发现,玉米ZmRAFS基因突变体缺乏棉子糖,肌醇半乳糖苷积累过多,表明其对干旱胁迫更加敏感。玉米ZmRAFS基因在拟南芥中的过表达显著提高了转基因植物的耐旱性。

试验结果表明,转基因拟南芥种子中棉籽糖含量增加,而叶片中棉籽糖含量减少。这一结果的原因是,在叶子中合成的蔗糖被运输到种子中,并且蔗糖供应的缺乏导致玉米RAFS不能合成棉子糖和水解其其它底物肌醇半乳糖苷来生产肌醇。这正是因为肌醇积累在叶片中提高了转基因植物的耐旱性。

相关纸质信息:

https://doi.org/10.1074/jbc.RA120.013948公元前120.013948。

标题:棉子糖合成代谢途径调控植物抗旱能力

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