华中科大揭示干旱胁迫基因参与甘蓝型油菜油脂积累的机制

2019年4月10日，华中科技大学生命科学与技术学院栗茂腾教授课题组在Plant Biotechnology Journal在线发表了题为Droughtresponsive genes, late embryogenesis abundant group3 (LEA3) and vicinal oxygen chelate（VOC）, function in lipid accumulation inBrassica napusandArabidopsismainly via enhancing photosynthesis efficiency and reducing ROS的研究论文。文章揭示了干旱胁迫基因LEA与VOC可通过提高光合效率，降低活性氧对植物细胞的伤害，从而保证了干旱情况下甘蓝型油菜与拟南芥中含油量的稳定，以及提高了正常环境下种子中油脂的积累。

为揭示干旱胁迫基因在油脂积累中的作用机理，研究选取超表达BnLEA，BnVOC，AtLEA，AtVOC以及atlea3突变体和AtVOC-RNAi植株的种子和叶片，进行了长期和短期干旱胁迫下多个组合的转录组测序分析。结果表明，LEA基因可使光合作用相关路径、油脂合成网络路径上的基因表达上调；而VOC基因则可在油脂降解、乙醛酸代谢以及含氧化合物代谢网络上起到作用。针对转录组测序获得的差异表达结果，通过进一步的光合效率测定以及活性氧代谢系统中相关酶学和代谢物试验验证，证实了LEA基因可以在干旱胁迫的情况下，通过稳定细胞膜结构，使得胁迫环境下油脂合成可以正常进行，并有效提高光合效率，产生更多的有机物供给，实现植物油脂合成的增加。VOC基因可以降低甲基乙二醛和活性氧的含量，并使下游的油脂降解，从而促进了植物种子中油脂的积累。