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研究建立快速篩選丁布類(lèi)代謝物合成和轉(zhuǎn)錄相關(guān)基因的玉米原生質(zhì)體平臺(tái)

作者:宋檢 時(shí)間:2022-12-09 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

玉米(Zea mays)是禾本科玉蜀黍?qū)僖荒晟荼局参铮鞘澜缟先蠊阮?lèi)作物之一,是重要的糧食作物。我國(guó)的玉米產(chǎn)量已經(jīng)超過(guò)水稻和小麥,位居**位,所以玉米對(duì)我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)具有重要意義。但是長(zhǎng)期以來(lái)大量的玉米蟲(chóng)害總是威脅著全球玉米的產(chǎn)量,玉米害蟲(chóng)也多達(dá)350種之多。作為玉米*重要的抗蟲(chóng)化合物,丁布類(lèi)次生代謝物的生物合成途徑已基本闡明,但是玉米功能基因研究相對(duì)緩慢,再加上玉米轉(zhuǎn)基因技術(shù)的眾多缺陷,特別是轉(zhuǎn)化效率低以及周期長(zhǎng)的問(wèn)題,使得丁布類(lèi)次生代謝物的調(diào)控研究變得十分棘手,玉米抗蟲(chóng)機(jī)理的研究進(jìn)展比較緩慢。

植物原生質(zhì)體體系具有高效、便捷和經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn),有利于各種植物信號(hào)途徑中功能基因的研究,已成為一種研究植物生理生化和分子機(jī)理的重要工具。近日,中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所功能基因組學(xué)與利用團(tuán)隊(duì)吳建強(qiáng)課題組利用玉米黃化苗快速分離純化玉米原生質(zhì)體,通過(guò)PEG-Ca2+介導(dǎo)的質(zhì)粒轉(zhuǎn)染技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高效玉米原生質(zhì)體轉(zhuǎn)染。同時(shí)通過(guò)優(yōu)化的HPLC-MS/MS分析方法,可快速測(cè)定玉米原生質(zhì)體中各種類(lèi)型的丁布類(lèi)次生代謝物含量,該研究首次分析得到丁布類(lèi)次生代謝物在玉米原生質(zhì)體中含量隨時(shí)間的變化規(guī)律。此外,該研究基于昆蟲(chóng)取食處理及不同玉米品系對(duì)比等實(shí)驗(yàn)積累的RNA-seq大數(shù)據(jù)中挖掘了可能的玉米丁布候選調(diào)控基因,利用優(yōu)化獲得的玉米原生質(zhì)體瞬時(shí)表達(dá)系統(tǒng)沉默和過(guò)表達(dá)了部分候選基因,篩選獲得了2個(gè)可能的丁布合成調(diào)節(jié)因子,分別是轉(zhuǎn)錄因子ZmbHLH20和ZmbHLH76,為后續(xù)玉米穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)化和抗蟲(chóng)機(jī)理研究奠定了基礎(chǔ)。該研究也為其它植物,特別是難以轉(zhuǎn)化的非模式植物(包括野生植物)的次生代謝產(chǎn)物合成和調(diào)控基因功能分析提供了借鑒。

研究成果以An efficient system composed of maize protoplast transfection and HPLC-MS for studying the biosynthesis and regulation of maize benzoxazinoids 為題在線發(fā)表于Plant Methods 雜志上。昆明植物所與云南大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生高磊和昆明植物所助理研究員申國(guó)境為該論文**作者,吳建強(qiáng)為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院國(guó)際合作項(xiàng)目等的支持。

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