蓖麻种子油脂累积的转录调控机制研究取得进展

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文章导读

种子油脂调控研究多聚焦子叶型种子，蓖麻胚乳如何大量积累三酰甘油，尤其是含蓖麻油酸的油脂，仍有待厘清。研究团队绘制RcABI3、RcFUS3和RcLEC2在蓖麻胚乳中的全基因组结合图谱，发现三者识别的顺式元件不同。多项实验证实，RcFUS3可直接结合并激活RcWRI1，还能直接激活FAH12等关键油脂基因；在蓖麻子叶原生质体中瞬时过表达RcFUS3，TAG含量显著提高。这些发现如何帮助解释胚乳油脂累积的转录调控机制？

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种子油脂合成的调控机制研究多集中于子叶型种子，对胚乳累积油脂的分子机制知之甚少。蓖麻作为典型的胚乳型油料作物，其胚乳可大量积累三酰甘油（TAG）。TAG特征性组分蓖麻油酸作为羟基脂肪酸，以酰基链形式连接于TAG甘油骨架。

近期，中国科学院昆明植物研究所等研究团队在蓖麻种子油脂累积的转录调控机制研究中取得进展。

研究以植物油脂合成核心调控网络AFL转录因子（ABI3、FUS3和LEC2）为对象，通过对蓖麻胚乳进行DAP-seq分析，绘制了RcABI3、RcFUS3、RcLEC2的全基因组结合图谱。EMSA结果表明三者结合的顺式元件存在差异，RcFUS3主要结合RY元件（5′-CATGCA-3′），RcLEC2结合RY-like元件（5′-CATGNNCATGCA-3′），RcABI3则识别一类新型基序（5′-AGCAATGA-3′）。

研究还发现，RcFUS3能够直接结合和激活RcWRI1的启动子。酵母单杂、烟草双荧光素酶以及蓖麻原生质体报告实验系统验证，RcFUS3可直接激活RcWRI1的表达；ChIP-qPCR结果证实，RcFUS3在体内直接结合RcWRI1启动子的RY元件。此外，RcFUS3还直接激活蓖麻油酸合成关键酶FAH12以及Oleosin2、PDAT2等关键油脂基因。蓖麻子叶原生质体瞬时过表达RcFUS3，可显著提高TAG含量。

研究为蓖麻胚乳油脂累积以及蓖麻油酸的调控机制奠定了重要基础。

相关研究成果发表在Industrial Crops & Products上。研究工作得到国家自然科学基金、云南省基础研究计划等的支持。

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