黄玉碧/李新海/张军杰课题组联合报道甲基化在玉米胚乳淀粉合成的调控作用学术资讯

来源：植物生物学

玉米(Z Mays)是世界主要粮食作物之一,其淀粉含量约占籽粒比重的70%左右,淀粉的理化性质会直接影响玉米的产量和品质。淀粉以光合作用产物蔗糖为原料,由多种关键酶共同参与合成,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(starchsynthases,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(starchphosphorylase,PHO)。目前,玉米籽粒中淀粉生物合成关键酶的功能已较为清楚，但目前对其合成基因表达的分子调控机制的了解仅限于转录因子。

近日，四川农业大学黄玉碧课题组联合农科院作物所李新海课题组及四川农业大学张军杰课题组通过收集玉米胚乳发育多个时期的转录组，小RNA组和DNA甲基化组数据，建立了淀粉合成的调控网络图谱。其研究结果发表在10月24日的Plant Journal，标题为Coordinated regulation of starch synthesis in maize endosperm by microRNAs and DNA methylation。RNA-seq分析显示在9-10 DAP时转录水平剧烈变化，淀粉和蔗糖代谢相关基因发生明显上调表达，而此时也正是淀粉迅速积累的时期（见下图）。在玉米胚乳发育过程中，抑制TFs表达的miRNA，特别抑制那些控制SSG表达的TFs在玉米胚乳发育过程中被广泛下调（见下图）。通过表达模式分析，该研究在淀粉合成基因（SSG）和转录因子之间建立了一个全面的网络。ZmMYB138和ZmMYB115影响了Du1/Wx和Ae1/Bt2基因在其各自启动子区域的转录活性。两个TF在转录后水平上受到Zma-miR159k-3p的负调控。这表明miRNA是淀粉合成的重要调节剂。此外，除TF外，SSG和miRNA的表达也均受DNA甲基化状态的调节。该研究结果揭示了miRNA和DNA甲基化在淀粉合成中的重要调节功能，且DNA甲基化是主要的调控开关。

来源：PlantBiotech 植物生物学

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