中國熱科院揭示木薯塊根淀粉代謝轉錄協調調控的分子機制

近日，中國熱科院生物所功能基因組與分子育種研究團隊在木薯塊根淀粉代謝轉錄協調調控方面取得重要進展。研究結果揭示了碳水化合物相關途徑/基因的協調調控對淀粉木薯和糖木薯淀粉積累差異的重要貢獻，為薯類作物淀粉遺傳改良提供了重要理論支撐。

木薯是一種重要的淀粉塊根作物，為全球食品和非食品工業提供了重要原材料。然而，木薯中淀粉積累的代謝差異和調控機制仍不清楚。

研究團隊以淀粉木薯（SC205）和糖木薯（SM）為材料，鑒定了許多碳水化合物相關代謝物在SC205和SM之間差異積累，其中果糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸與蔗糖/淀粉代謝基因的表達顯著負相關；揭示了塊根發育過程中蔗糖/淀粉代謝、糖酵解和TCA循環、脂質代謝以及木質素和類黃酮生物合成在代謝組和轉錄組水平的協調變化，但它們在SC205和SM之間具有不同的豐度模式；bZIP2可以直接與APL1、ISA1和GBSS1的啟動子結合，并促進它們在SC205中的表達水平，但這些相互作用在SM中不存在；APL1、ISA1或GBSS1瞬時沉默導致淀粉含量顯著降低，bZIP2瞬時沉默抑制了APL1、ISA1和GBSS1的表達，進而降低了淀粉含量。研究結果揭示了碳水化合物相關途徑/基因的協調調控對木薯淀粉積累具有重要貢獻，為薯類作物淀粉遺傳改良提供了重要理論支撐。

相關成果以“Coordinated transcriptional regulation of carbohydrate-related pathways contributes to the difference of starch accumulation between starchy cassava and sugary cassava”為題發表于《Carbohydrate Polymers》。中國熱科院生物所/三亞研究院丁澤紅研究員、付莉莉副研究員、顏彥副研究員和長江大學聯培研究生陳甘露為論文的共同第一作者，中國熱科院生物所/三亞研究院/椰子所胡偉研究員為論文的通訊作者。熱帶作物生物育種全國重點實驗室/中國熱科院生物所為論文的第一單位。該研究得到了國家自然科學基金、海南省重點研發計劃、熱帶作物生物育種全國重點實驗室項目、三亞崖州灣科技城項目和中央級公益性科研院所基本科研業務費等項目資助。