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    海南大学三亚南繁研究院罗杰教授团队揭示水稻籽粒必需氨基酸积累的调控机制
    2022年12月28日 11:00

必需氨基酸(Essential amino acid, EAA)是人体不能合成,只能从食物中获取的一类氨基酸。水稻作为世界上最重要的粮食作物之一,但是稻米中必需氨基酸含量并不能满足人们的膳食需求,水稻必需氨基酸含量同时也是影响稻米营养品质的重要因素。然而,目前水稻籽粒必需氨基酸积累及其自然变异的分子机制仍不清楚。

近日,入驻海南大学三亚南繁研究院的罗杰教授团队在Molecular Plant (IF=21.9)在线发表题为Natural variations of OsAUX5, a target gene of OsWRKY78, control the contents of neutral essential amino acids in rice grains的研究论文。该研究利用全基因组关联分析(GWAS)鉴定控制水稻籽粒多种EAA积累的关键基因OsAUX5,为水稻营养品质改良提供了重要基因资源。

进化树分析显示,OsAUX5属于生长素转运蛋白家族 (AUX/LAX family)成员。研究表明,OsAUX5编码一个质膜定位的氨基酸转运蛋白,OsAUX5的表达水平与水稻不同品种籽粒中多种EAA(缬氨酸、亮氨酸和苯丙氨酸)含量显著相关 (图 1),且籼稻品种中OsAUX5的表达量要显著高于梗稻品种

1 OsAUX5的定位与鉴定

进一步研究显示,OsAUX5主要在根、叶片、穗和节 (包括节I-V和穗节的维管组织中表达,参与根中中性氨基酸的吸收以及叶片向种子中氨基酸的运输过程 2

2 OsAUX5的组织表达模式分析

序列分析显示,大多数梗稻品种OsAUX5启动子区域都包含有一个18 bpInDel序列插入导致其上游调控因子OsWRKY78OsAUX5 激活能力变弱进而导致梗稻品种中OsAUX5的表达量较低3。作者对籼稻和梗稻OsAUX5等位基因(两个不同等位基因型)的分布和来源进行分析,发现粳稻的OsAUX5等位基因型来源野生稻Or-III,而籼稻的OsAUX5等位基因型来自野生稻Or-I),进一研究显示梗稻中的OsAUX5等位基因型受到了选择(3。将籼稻品种的OsAUX5等位基因引入粳稻品种可以显著增加粳稻籽粒中EAA含量,同时不影响其农艺性状表型。

3. OsWRKY78-OsAUX5调控水稻籽粒EAA积累的模式图

综上所述,该研究鉴定到控制水稻籽粒EAA积累的关键基因OsAUX5,揭示了OsWRKY78-OsAUX5调控水稻籽粒EAA积累的分子机制,为培育富含高EAA的水稻品种提供可能性。

海南大学热带作物学院施宇恒、张园园和孙阳阳博士为论文的共同第一作者,金成研究员和罗杰教授为论文的共同通讯作者。华中农业大学陈伟教授和德国马普研究所Alisdair R. Fernie教授参与了该研究工作。该研究得到国家自然科学基金,海南省重点研发计划等项目资助。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1016/j.scib.2022.09.02

 

论文成果相关参考信息:

Molecular Plant :中科院I区;JCR Q1IF21.949

Natural variations of OsAUX5, a target gene of OsWRKY78, control the contents of neutral essential amino acids in rice grains

第一作者及单位:施宇恒(海南大学热带作物学院)&张园园(海南大学热带作物学院)&孙阳阳(海南大学热带作物学院)

通讯作者及单位:金成海南大学三亚南繁研究院/海南大学热带作物学院&罗杰海南大学三亚南繁研究院/海南大学热带作物学院

 

 

 

 

 

 


 

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