昆明植物所建立快速篩選丁布類代謝物合成和轉錄相關基因的玉米...

2020-11-22 食品夥伴網
 　　玉米（Zea mays）是禾本科玉蜀黍屬一年生草本植物，是世界上三大穀類作物之一，是重要的糧食作物。我國的玉米產量已經超過水稻和小麥，位居第一位，所以玉米對我國的國民經濟具有重要意義。但是長期以來大量的玉米蟲害總是威脅著全球玉米的產量，玉米害蟲也多達350種之多。作為玉米最重要的抗蟲化合物，丁布類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緩慢，再加上玉米轉基因技術的眾多缺陷，特別是轉化效率低以及周期長的問題，使得丁布類次生代謝物的調控研究變得十分棘手，玉米抗蟲機理的研究進展比較緩慢。


　　植物原生質體體系具有高效、便捷和經濟等優點，有利於各種植物信號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理的重要工具。近日，中國科學院昆明植物研究所功能基因組學與利用團隊吳建強課題組利用玉米黃化苗快速分離純化玉米原生質體，通過PEG-Ca2+介導的質粒轉染技術實現了高效玉米原生質體轉染。同時通過優化的HPLC-MS/MS分析方法，可快速測定玉米原生質體中各種類型的丁布類次生代謝物含量，該研究首次分析得到丁布類次生代謝物在玉米原生質體中含量隨時間的變化規律。此外，該研究基於昆蟲取食處理及不同玉米品系對比等實驗積累的RNA-seq大數據中挖掘了可能的玉米丁布候選調控基因，利用優化獲得的玉米原生質體瞬時表達系統沉默和過表達了部分候選基因，篩選獲得了2個可能的丁布合成調節因子，分別是轉錄因子ZmbHLH20和ZmbHLH76，為後續玉米穩定遺傳轉化和抗蟲機理研究奠定了基礎。該研究也為其它植物，特別是難以轉化的非模式植物（包括野生植物）的次生代謝產物合成和調控基因功能分析提供了借鑑。


　　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 為題在線發表於Plant Methods 雜誌上。昆明植物所與雲南大學聯合培養碩士研究生高磊和昆明植物所助理研究員申國境為該論文第一作者，吳建強為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金項目、雲南省應用基礎研究重點項目、中科院國際合作項目等的支持。


　　昆明植物所建立快速篩選丁布類代謝物合成和轉錄相關基因的玉米原生質體平臺

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