WRI1调控植物油脂合成的研究进展

2022-09-03 08:52金龙飞周丽霞曹红星杨耀东
中国油料作物学报 2022年4期
关键词:突变体拟南芥油脂

金龙飞,周丽霞,曹红星,杨耀东

(中国热带农业科学院椰子研究所/海南省热带油料作物生物学重点实验室,海南 文昌,571339)

作为植物重要的初生代谢物,油脂(主要成分是甘油三酯)是细胞膜的重要组分和细胞中的重要储能物质,同时也参与植物细胞信号传递、气孔开闭、授粉受精、种子萌发、植株生长发育、应对生物和非生物胁迫等多个生物学过程[1]。植物油脂不仅是人类食用油的主要来源,也是肥皂、清洁剂、润滑油等非食品轻工业的重要原料和可再生生物能源[2]。随着工业化的发展,全球对植物油的需求迅速增长,预计到2030 年的需求量将达到3.2 亿吨,较2012 年翻一番[3]。因此,提高植物油脂的产量以满足日益增长的植物油脂需求迫在眉睫。

植物油脂在细胞的质体和内质网中合成,主要包括以下3 个过程:(1)脂肪酸合成,该反应主要在质体中进行;(2)甘油三脂的合成,游离的脂肪酸被运输到内质网上进行甘油三酯的组装;(3)油体的形成;甘油三酯被包裹成油体并以油体的形式储存在种子等储油器官中[4]。糖酵解的产物乙酰-CoA是脂肪酸的合成前体,它首先在乙酰-CoA 羧化酶(Acetyl-CoA carboxylase,ACCase)的作用下与碳酸盐合成丙二酰-CoA,然后在脂肪酸合酶(fatty acid synthase,FAS)复合体的作用下循环进行缩合、还原、脱水和再还原反应,以每次循环添加2个碳的方式进行脂肪酸链的延伸,最终合成16碳的软脂酸和18 碳的硬脂酸。随后,合成的脂肪酸以脂酰CoA 的形式外运至内质网继续延伸或者在硬脂酰脱饱和酶(stearoyl-ACP desaturase,SAD)和脂肪酸脱饱和酶(fatty acid desaturase,FAD)的作用下脱氢合成不饱和脂肪酸。最后,脂肪酸通过真核磷脂生物合成途径装配形成甘油三脂。内质网上形成的甘油三酯不能在细胞内稳定存在,通常与油体蛋白结合形成油体,以微粒体的形式储存在种子等储油器官中[5]。

目前植物甘油三酯合成途径已经初步阐明,大量编码合成途径中的关键酶基因在植物中已经被克隆和功能鉴定,为油料作物的遗传改良和分子育种奠定了理论基础。由于油脂的积累涉及多条代谢途径,采用基因工程技术特异表达一个或者几个合成酶基因往往无法大幅提高油脂的积累量。植物油脂的合成除了受到一系列酶的催化作用,还受到大量的转录因子的调控作用[6~10]。研究表明,通过调控一些关键的转录因子,激活合成途径中的一系列基因表达,能够使油脂含量大幅提高[11~15]。目前参与植物油脂合成调控的转录因子主要有WRINKLED1(WRI1)、DNA-BINDING WITH ONE FINGER(DOF)、LEAFY COTYLEDON1(LEC1)、LEAFY COTYLEDON2(LEC2)、FUSCA3(FUS3)、ABSCISIC ACID INSENSITIVE 3(ABI3)和MYB89等[16],其中WRI1是研究较多且调控机制相对明晰的转录因子。

1 WRI1的发现、起源和进化分析

WRI1最早在拟南芥褶皱突变体中发现,该基因突变导致种子的油脂含量降低80%。由于种子在干燥后表面出现皱缩,由此将该基因命名为WRINKLED 1(WRI1)[17]。WRI1在植物中的功能比较多,包括调控油脂合成[10,18,19]、开花[20]、种子发育[21]、根系发育[22]、纤维发育[23]、结瘤[24]、逆境胁迫响应[25]等。随着生物技术的发展和大量作物的全基因组测序工作的完成,科研人员已经在多种油料作物和其他经济作物中成功克隆了WRI1基因,包括单子叶植物的水稻、玉米、燕麦、二穗短柄草、油棕、椰子和双子叶植物的拟南芥、油菜、棉花、油莎豆、亚麻荠、大豆、油梨、山杏、乌桕等(表1)。不同作物的WRI1同源基因数目差异较大,在拟南芥、玉米、二穗短柄草、椰子、棉花、蓖麻、油莎豆、大豆和山杏中鉴定1了个成员,在水稻、油菜和油梨中鉴定了2 个成员,而在油棕、燕麦、亚麻荠和乌桕中鉴定了3 个成员。WRI1在多个物种中的分离和功能鉴定,为明晰WRI1在植物油脂合成中的核心调控机制奠定了基础。

表1 模式植物及油料作物中WRI1的鉴定Table 1 Identification of WRI1 in model plant and oil crops

Tang 等从64 种植物中鉴定WRI1及WRI1类似基因,结果发现7 个藻类中仅绿色鞭毛藻含有WRI1基因,在微单胞藻和团藻中含有WRI1类似基因,而维管植物中都含有WRI1或WRI1类似基因[26],这表明WRI1是维管植物生长发育必需的,而不为藻类所必需。对基因结构进行分析发现,绿色鞭毛藻的WRI1不含内含子,而维管植物的WRI1基因中有6~8 个内含子[26]。晚期内含子理论认为,内含子是植物在进化过程中获得的[27]。因此,植物WRI1转录因子可能起源于绿藻门。Tang 等对79 个WRI1和WRI1类似转录因子的氨基酸组成、保守基序、启动子顺式作用元件和系统发生进行分析,发现在进化过程中WRI1 的活化区域增加了大量的酸性氨基酸,多肽的两端增加了大量基序,启动子区增加了大量与乙烯、赤霉素、光响应组织特异表达相关的顺式作用元件[26]。这些结构的变化,是植物适应外界环境的一种进化机制。对79 个WRI1和WRI1类似基因的氨基酸序列构建系统发生树,将其分为6个分支,其中团藻、微单胞藻、绿色鞭毛藻单独在分支I、II 和III 上,维管植物聚在分支IV、V 和VI 上[26]。这进一步表明,WRI1和WRI1类似基因可能起源于绿藻门,而被子植物中的WRI1类似基因在系统发育上与绿藻门和非维管植物中的WRI1相似。

2 WRI1的表达特征及结构特征

AtWRI1在拟南芥的花、胚珠和种子等器官中表达量较高,而在营养器官中表达量较低;亚细胞定位分析发现其蛋白定位于细胞核[50]。在油棕中的研究发现EgWRI1-1在果肉中高表达,EgWRI1-2和EgWRI1-3在种子中高表达[32]。在乌桕中有2 个WRI1基因,其中TsWRI1-1主要在种子内表达,Ts-WRI1-2主要果肉中表达[49]。油茶种子不同发育时期的转录组学分析发现,WRI1在花后333 天(油脂大量积累期)的表达量显著高于花后210天(油脂积累初期),差异倍数高达249[51]。不同发育时期核桃胚的转录组分析也发现,WRI1花后63~119 天(油脂大量积累期)的表达显著高于花后49 天(油脂积累初期)[52]。这些研究结果表明WRI1主要在油脂积累的器官和组织高表达,在油脂快速积累的时期高表达。

AtWRI1含有7 个外显子和6 个内含子(图1A),编码的多肽含两个长度分别为69 和111 个氨基酸的APETALA2(AP2)结构域,属于AP2/EREPB 家族中的AP2 亚族。另外,AtWRI1 内部还含有3 个长度分别为65、76 和65 个氨基酸的固有无序区(Intrinsically disordered regions,IDRs)功能域[17]。氨基酸功能位点分析发现WRI1的转录激活功能域在第307-397 个氨基酸位点[53],第99-101 个氨基酸位点的缬氨酸-酪氨酸-亮氨酸(VYL)是WRI1 与下游靶基因结合功能的位点,该位点突变后导致AtWRI1 的功能缺失[31];在水稻中的研究发现OsWRI1-1 在该位点是甘氨酸-半胱氨酸-亮氨酸(GCL),也具有WRI1控制脂肪酸合成的功能[37]。AtWRI1 的蛋白修饰位点有4个:第2和3氨基酸位点的赖氨酸是泛素化结合位点[54],第78-92 个氨基酸位点是14-3-3 蛋白和BPM 的结合位点[55~57],第70 个氨基酸位点苏氨酸和第166 个氨基酸位点的丝氨酸是KIN10 激酶的磷酸化位点[58]。在IDR3 中还含有一个可被磷酸化的PEST-基序,该基序的缺失或磷酸化位点的突变都会增加WRI1 蛋白的稳定,进而增强油脂的合成[53]。在油棕WRI1-1 中的研究发现,该蛋白碳端的PEST-基序出现缺失,但仍然能够调控脂肪酸的合成并能恢复wri1突变体的表型缺失[31](图1B)。这些功能位点的鉴定是明确WRI1 互作网络的基础,是否还有其他重要的功能位点有待进一步的发掘。为了研究WRI1上游的调控机制,对其启动子的顺式作用元件进行分析是必不可少的。Yeap 等在油棕EgWRI1-1的启动子上鉴定了2 个CTTAAT、2 个W-box 和1 个ABRE 元件[32](图1C)。唐跃辉等在麻疯树JcWRI1基因启动子上鉴定了胚乳特异表达、脱落酸响应、光响应和胁迫响应等顺式作用元件[59]。邵宇鹏等在大豆GmWRI1a基因启动子上鉴定了乙烯、茉莉酸、赤霉素3 种激素响应元件[60]。这些研究表明WRI 调控植物油脂合成过程可能受到植物激素和逆境胁迫的影响。

图1 WRI1的结构特征[32,61,62](A)AtWRI1的基因结构,(B)AtWRI1的氨基酸结构,(C)EgWRI1-1启动子顺式作用元件Fig.1 Structural characteristics of WRI1 including gene structure of AtWRI1(A),amino acid structure of AtWRI1(B),ciselement in the promoter of EgWRI1-1(C)

3 WRI1在油脂合成中的功能

Ruuska 等通过对拟南芥wri1功能缺失突变体的内含物分析发现,突变体中油脂含量降低了80%,糖含量增加了2 倍,而蛋白含量变化差异不大。采用基因芯片对突变体和野生型进行基因表达差异分析,发现突变体中35%的基因下调表达,其中大量是参与糖酵解和脂肪酸代谢相关的基因[63],这表明WRI1可能通过调控糖酵解和脂肪酸的代谢控制植物油脂的积累。表达特征分析发现,WRI1在含油量高的燕麦和蓖麻中的表达量显著高于含淀粉量高的小麦[64];转录组测序分析发现WRI1在高含油量的黄油莎草中的表达量是低含油量的紫油莎草14.3 倍[65];油茶中的研究也发现WRI1在高含油量的品种中的表达量显著高于低含油量的品种[66]。这些研究表明WRI1的表达量高低与含油量的高低密切相关。在棕榈科亲缘关系较近的糖料作物椰枣和油料作物油棕的比较转录组学分析发现,WRI1在积累油脂的油棕果肉中的表达量是椰枣果肉的57 倍[30],这表明WRI1的表达高低是决定光合产物流向糖类或油的关键因子。Baud 和Graham 进一步对该突变体糖酵解相关酶活性进行分析,发现突变体中葡萄糖激酶和果糖激酶的活性大幅度降低[67],表明WRI1通过调控糖酵解过程中的关键酶活性,参与对糖代谢的调控。大量的转基因实验发现超量表达WRI1能够显著提高转基因植株的油脂积累,降低WRI1的表达量则显著抑制油脂的积累。例如,超量表达AtWRI1能够提高拟南芥种子和幼苗中的甘油三酯含量;降低AtWRI1的表达量则导致蔗糖转化合成脂肪酸受阻,种子中的甘油三酯含量降低[38]。在拟南芥wri1-7突变体中异源表达GhWRI1能够恢复突变体的低含油量表型[68],在陆地棉中超量表达GhWRI后转基因棉花种子的油含量增加22%[69],在麻疯树中超量表达JcWRI1后转基因植株的种子大小和含油量都显著高于野生型[51]。在高温胁迫下,油菜BnWRI1及其下游靶基因下调表达,进而导致种子中的糖含量增加,油脂含量降低[70]。AtWRI1还能改变油脂的脂肪酸组分,提高软脂酸的含量[71]。这些研究表明WRI1是通过控制光合作用固定的碳的流向,调控油脂的合成。

4 WRI1的转录水平调控机制

植物在适应复杂环境变化过程中,进化出一套复杂的网络调控机制,即在转录水平对基因的表达进行调控,进而达到基因的时空和组织差异表达[72]。这种精准的转录调控机制能够保证在环境变化时,植物能够将积累的光合产物用于合成代谢必需的物质。目前,已明确的WRI1上游调控转录因子主要 有LEC1、LEC2、FUS3、NF-YA3和MYB89等(图2)。

图2 WRI1调控植物油脂合成的模式图Fig 2 Regulatory mechanism of WRI1 in plant oil biosynthesis

4.1 正调控因子

LEC1编码核因子Y 蛋白的B 亚基(NF-YB),参与植物胚发生和脂肪酸的合成[73]。在拟南芥LEC1功能获得性突变体tnp中,AtWRI1的表达量显著增高[74],在超量表达AtLEC1的转基因拟南芥中的At-WRI1的表达量也显著高于野生型[75],这表明AtLEC1可能正调控AtWRI1的表达。在单子叶植物玉米中的研究发现超量表达ZmLEC1能够显著提高Zm-WRI1的表达量[28,76]。随后,Pelletier 采用染色质免疫沉淀和基因芯片技术证明WRI是LEC1下游的直接靶基因[77]。LEC1 能够直接与WRI1的启动子互作,正调控WRI1的表达,参与油脂的积累。LEC2编码一类B3功能域蛋白,参与植物胚发生和脂肪酸的合成[78]。在超量表达AtLEC2的转基因拟南芥株系中AtWRI1的表达量显著高于野生型,而在lec2功能缺失突变体中AtWRI1的表达量显著低于野生型[50,79]。在大豆中也有类似的研究,在超量表达GmLEC2的大豆转基因株系中GmWRI1的表达量显著高于野生型[44]。上述研究表明LEC2也可能是正调控WRI1的表达促进油脂的积累。FUS3也是LEC转录因子的成员之一,参与植物种子胚发育后期的调控[80]。在拟南芥fus3功能缺失突变体中,AtWRI1的表达量显著低于野生型[81];染色质免疫沉淀和基因芯片实验证明WRI1是FUS3的直接靶基因[82]。FUS能够直接正调控WRI1的表达,控制油脂的积累。NF-YA3编码核因子Y 蛋白的A 亚基(Nuclear factor-Y),能够特异地与CCAAT 结合[83]。在油棕中的研究发现EgWRI1-1在果肉中高表达,调控油脂的积累,而EgLEC1和EgLEC2在在果肉中却检测不到,这表明EgWRI1-1可能有独立于LEC1和LEC2的上游调控机制[32]。EMSA 和酵母双杂交实验证明EgNF-YA3能够直接与EgWRI1-1互作,活化下游的脂肪酸合成相关基因的表达,促进油脂的积累[32]。

4.2 负调控因子

LEC1、LEC2、FUS3、NF-YA3是WRI1的正调控因子,而MYB89和TCP则是WRI1的负调控因子。在超量表达AtMYB89的拟南芥转基因株系中,At-WRI1的表达量显著低于野生型;而在myb89功能缺失突变体中,AtWRI1的表达量显著高于野生型,染色质免疫共沉淀实验进一步证明MYB89 直接结合在AtWRI1的启动子上,抑制其表达[84]。

除了这些转录因子能够对WRI1进行转录调控,WRI1本身可能还存在一种负向自我调控机制。Snell 等把拟南芥不同长度的启动子连上GUS报告基因载体和组成型表达拟南芥、燕麦、油莎草和马铃薯的WRI1基因的载体,在烟草叶片中进行瞬时表达,发现增加WRI1的表达量能够降低GUS 活性,这表明WRI1基因能够负调控拟南芥WRI1上游的转录活性[85]。而采用荧光电泳迁移率试验对WRI1及其上游启动子区域进行体外互作检测,却发现WRI1 并不能直接与其启动子区域结合,进而推测WRI1可能是通过下游的靶基因对其本身进行负调控[85],而具体是哪个靶基因还有待进一步的研究。

5 WRI1的翻译后水平调控机制

基因在行使生物学功能的过程中除了受到转录水平的调控,还受到翻译后水平的微调控,包括蛋白之间互作引起的蛋白稳定性和活性改变,进而避免生物体内关键的生物学过程被过度激活[86~88]。目前已发现与WRI1 互作的蛋白主要有14-3-3 蛋白 、MEDIATOR15 (MED15) BTB/POZ-MATH1(BPM1)、KIN10 激酶和TEOSINTE BRANCHED1/CYCLOIDEA/ PROLIFERATING CELL FACTOR4(TCP4)等。

5.1 正调控蛋白

14-3-3 蛋白是一类高度保守并在真核生物中普遍存在的调节蛋白,通过识别特异的磷酸化序列与靶蛋白相互作用,参与多种植物激素信号转导、各种代谢调控、物质运输和光信号应答等调控过程[89]。14-3-3 蛋白也能够与AtWRI1 互作,调控油脂的合成。在拟南芥中超量表达14-3-3显著提高转基因植株AtWRI1的表达量和蛋白的稳定性,进而提高种子的含油量[56];在烟草叶片中瞬时共表达At-WRI1和14-3-3显著提高烟草叶片的含油量[90]。14-3-3 蛋白与WRI1 互作区域与BPM 的重叠在一起。利用转录因子招募中介因子复合物来行使生物学功能是真核生物的一种保守的转录调控机制[91]。Kim 采用体内和体外实验证明拟南芥的中介复合物MED15 亚基能够与AtWRI1 结合,在拟南芥中超量表达MED15能够提高靶基因AtWRI1的表达量,进而提高转基因植株的含油量;而沉默MED15显著降低AtWRI1的表达量和转基因植株的含油量[54]。然而,在wri1功能缺失突变体中超量表达MED15也能够提高AtWRI1的靶基因的表达量,这表明MED15可能与其他转录因子互作,活化下游脂肪酸合成相关基因的表达,参与植物油脂合成的调控。

5.2 负调控蛋白

BPM1 是一类含有BTB/POZ 折叠和MATH 功能域的蛋白[92],能够作为CULLIN3(CUL3)介导的E3泛素连接酶的衔接蛋白[55]。Chen 等采用酵母双杂交技术发现BPM1 能够与AtWRI1 直接互作,而且AtWRI1 能够与BPM 家族的其他成员(包括BPM3、4和5)互作;BPM1 对WRI1 进行特异识别后,进行蛋白泛素化降解,进而通过调控WRI1 蛋白的积累量来参与植物油脂合成的调控。BPM1 与AtWRI1 的结合位点在第一个AP2保守结构域的78-92个氨基酸位点[55]。翻译后的蛋白修饰,例如蛋白磷酸化,在植物基因调控网络中也起着重要的作用[93]。K10 是一种蔗糖非发酵相关蛋白激酶(SNF1-related protein kinase)的催化亚基,在植物能量信号转导途径的转录控制中起关键的调节作用[94]。K10 介导At-WRI1 的70 位点的苏氨酸和166 位点的丝氨酸的磷酸化降解,磷酸化的AtWRI1 蛋白降解速度显著高于未磷酸化的;两个位点突变后能够增强AtWRI1蛋白的稳定性,AtWRI1的表达量也上调2-3倍[58],这表明K10 在翻译后水平负调控AtWRI1 蛋白的积累,负调控油脂的合成。TCP是一类植物特有的转录因子,在植物多个生物学过程中起着关键性的调控作用,最近的研究发现TCP4参与植物油脂合成的调控[95]。酵母双杂交实验和双分子荧光互补实验发现TCP4 能够与AtWRI1 在体外和体内互作,与单独瞬时表达AtWRI1相比,瞬时共表达AtWRI1和TCP4的烟草叶片的甘油三酯的含量显著降低,而且AtWRI1对靶基因的转录激活的活性显著降低[96],这表明TCP4在翻译后水平通过抑制AtWRI1的转录激活的活性而负调控植物油脂的合成。

6 WRI1下游的靶基因

转录因子通过对下游靶基因的表达进行调控而行使生物学功能,挖掘WRI1 下游的靶基因是研究其生物学功能的重要途径。早期,通过对拟南芥wri1突变体种子发育的研究显示约1%所测基因的表达水平明显低于野生型,这些基因多数为参与碳水化合物或脂肪代谢的基因[67,97,98]。蛋白互作网络分析也发现WRI1能够与17个参与油脂合成的酶蛋白互作[51]。通过突变体和WRI1过表达的研究发现,超量表达WRI1之后,编码糖酵解后期相关酶基因,例如β-淀粉酶(β-Amylase,BAM)、蔗糖合酶(sucrose synthase,SUS2)、果糖激酶(fructokinase,FK)、葡萄糖激酶(glucokinase,GK)、磷酸甘油酸变位酶(phosphoglycerate mutase,PGAM)、质体丙酮酸激酶α 亚基(plastid pyruvate kinase-α subunit,PKp-α)、质体丙酮酸激酶β 亚基(plastid pyruvate kinase-β subunit,PKp-β)、丙酮酸脱氢酶(pyruvate dehydrogenase,PDH)和编码质体脂肪酸合成相关酶基因,例如 乙 酰CoA 羧 化 酶(acetyl CoA carboxylase,ACCase)、酰基载体蛋白(acyl carrier protein,ACP1)、β-酮脂酰-ACP 合酶(β-Ketoacyl-ACP synthase,KASI、KASII、KASIII)、烯酰-ACP 还原酶(enoyl-ACP reductase,EAR)、脂酰-ACP 硫酯酶A(fatty acyl-ACP thioesterase A,FATA)、脂酰-ACP 硫酯酶B(fatty acyl-ACP thioesterase B,FATB)、脂肪酸合成酶2(fatty acid biosynthesis 2,FAB2)、酰基-酰基载体蛋白1(acyl-acyl carrier protein,AAD1)、AAD5、脂酰-ACP硫酯酶B 长链酰CoA 合成酶(long-chain acyl-CoA synthetase,LACS)、溶血磷脂酸酰基转移酶(lysophosphaditic acid acyltransferase、LPAAT)、生物素羧基载体蛋白亚基(biotin carboxyl carrier protein,BCCP2)和生物素结合域蛋白(biotin attachment domain-containing,BADC)等相关基因(图2)上调表达,而在wri1突变体中这些基因下调表达[50,63,97,99]。对这些候选的靶基因的启动子进行分析,发现在靠近起始密码位点附近的区域大多含有一个AW 盒[CnTnG(n)7CG]或15 个碱基的[CAAAAG(T/G)AGG(G/A)GTTT]元件[97]。对Pl-PKb1基因的AW 盒进行点突变后,AtWRI1不能活化Pl-PKb1的表达[97],这表明AtWRI1通过与启动子含有AW 盒的糖酵解和脂肪酸合成相关基因互作调控油脂的合成。但这些靶基因大都是通过表达分析预测,仅有少部分靶基因与WRI1的互作关系被证实,明确WRI1与下游靶基因的互作关系是研究WRI1调控植物油脂合成机理的关键。

7 展望

自1998 年WRI1首先在拟南芥褶皱突变体中被发现以来,围绕WRI1在脂肪酸合成中的生物学功能挖掘展开了大量的研究,基本明确了WRI1的上游的转录调控、翻译后水平的修饰以及下游的靶基因等一系列网络调控机制,但对其精准的调控机制还有待于进一步的研究。例如,虽然LEC1、LEC2、FUS3、NF-YA3和MYB89已确定是WRI1的上游调控转录因子,但是它们在WRI1启动子区域的结合位点还不明确。大量关于WRI1的研究都是基于模式植物拟南芥开展的,而在其他大宗油料作物,例如大豆、油菜、花生、油茶、油棕、油橄榄中的研究相对较少;在油料作物中的研究也都集中在种子器官产油的大豆、油菜和花生等油料作物上,在非种子产油器官的油料作物,例如油棕、油橄榄、乌桕和油梨等油料作物中的研究还少见报道,尤其是在非种子产油器官油料作物中是否还有其他的上游调控因子调控WRI1的表达,还需要深入探究。因此,开展非种子器官产油的油料作物中WRI1的生物学功能和调控机制研究,能够逐步深化其在油脂合成中的调控机理。

非编码RNA 介导的转录后调控在油脂合成中也起着重要的作用,而且非编码RNA 介导的转录后调控属于精细水平的调控,能精准地调控生物学过程[100]。例如miR1202 通过靶向调控FAD3控制柳枝稷不饱和脂肪酸的合成[101],miR854 通过靶向调控KCS控制油菜脂肪酸碳链的延长[102],miR156c、miR397 和miR444b 通过靶向调控ACC1、LACS9和LACS4而调控油棕脂肪酸的合成[76],miR319 通过控制靶基因TCP,而TCP 能够与WRI1 蛋白互作,进而调控脂肪酸的合成[96]。是否也存在非编码RNA 直接参与WRI1 介导的脂肪酸合成调控机制?利用在线 软 件psRNATarget (http://plantgrn. noble. org/psRNATarget/home)对可能调控AtWRI1的miRNA 进行预测分析,发现20 个候选的miRNA,包括miR156、 miR164、 miR780、 miR816、 miR838、miR854、miR5021 和miR5998 等。这 些miRNAs 是否能在转录后水平靶向调控WRI1的表达,进而控制油脂的合成,还需要采用烟草共转化系统和5’RACE技术进行体内和体外实验的验证。

WRI1下游的靶基因大都是通过分析过表达和突变体中的差异表达基因进行预测,WRI1与靶基因的互作关系没有明确。大多数的研究表明WRI1正调控油脂的合成,最近的研究发现WRI1能够与BADC互作抑制油脂的合成[99],这表明WRI1可能在油脂合成中存在反馈调节机制。除了AW 盒之外,WRI1是否还存在其他的结合位点?因此挖掘WRI1的潜在靶基因,并进行功能验证是明确WRI1 调控油脂合成机制的关键。阐明上述问题将有助于系统地阐明WRI1对调控植物油脂合成的生物学功能,深化对植物油脂调控网络的认识,并为后续开展油料作物分子育种提供理论依据。

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