转录因子GmAGL15在大豆油脂合成途径中的功能及其调控机制
批准号：
32101694
项目类别：
青年科学基金项目（C类）
资助金额：
30.0 万元
负责人：
赵艳
依托单位：
学科分类：
作物种质资源学
结题年份：
2024
批准年份：
2021
项目状态：
已结题
项目参与者：
赵艳
项目摘要
结项摘要
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中文摘要
大豆是食用油的重要来源，其含油量和合理脂肪酸组成是我国大豆品质改良的重要研究方向。有研究表明FUS3和LEC2是油脂合成正调控转录因子，转录因子VAL1参与油脂合成负调控，在拟南芥胚胎发生到幼苗发育过程中，转录因子AGL15与FUS3、LEC2、VAL1存在互作关系，但是AGL15在油脂合成途径中作用不明。本项目在分析大豆GmAGL15的组织表达、亚细胞定位及转录活性基础上，将通过GmAGL15的过表达和CRISPR/Cas9敲除的转基因大豆植株，研究其对大豆油脂含量和脂肪酸组成的影响；利用RAN-seq、酵母单杂交和EMSA技术，明确其上、下游调控基因，采用Co-IP、质谱、酵母双杂交和BiFC技术，鉴定其互作蛋白，揭示GmAGL15在大豆油脂合成途径中的调控机制，为高油、脂肪酸组成合理的优质大豆分子育种奠定基础。
英文摘要
Soybean is an important source of edible oil. Oil content and reasonable fatty acid composition are important research directions for soybean quality improvement in China. Studies have shown that FUS3 and LEC2 is a transcription factor positively regulating lipid synthesis, while VAL1 is involved in the negative regulation of lipid synthesis. The transcription factor AGL15 interacts with FUS3, LEC2 and VAL1 in the embryogenesis and the transition to seedling development of Arabidopsis, but the role of AGL15 in lipid synthesis is unknown. Based on the analysis of tissue expression, the subcellular localization and transcriptional activity of GmAGL15, this project intends to study its effect on oil content and fatty acid composition by overexpression and CRISPR/Cas9 knockout of GmAGL15 in soybean plants. The upstream and downstream regulatory genes will be identified by RAN-seq, yeast one-hybrid and EMSA techniques. The interaction proteins will be identified by Co-IP, mass spectrometry, yeast two-hybrid and BiFC techniques. All of these will reveal the regulatory mechanism of GmAGL15 in soybean oil synthesis pathway and lay a foundation in molecular breeding of high quality soybean with high oil and reasonable fatty acid composition.
针对我国大豆产业中出油率低及人们对油脂健康饮食的要求，需要培育高油、脂肪酸组成合理的优质大豆新品种。转录因子是代谢通路的关键调控因子，可以激活调控油脂合成复合途径中的多个基因。本研究探索挖掘大豆油脂合成代谢通路中新的转录因子，前期蛋白互作网络及相关实验发现大豆GmAGL15转录因子很可能在大豆油脂合成途径中起作用。通过对过表达GmAGL15基因的T0代、T1代和T2代转基因大豆植株进行Bar试纸条检测、PCR检测、RT-PCR检测，筛选出阳性T2代转基因大豆植株；qRT-PCR检测筛选各代过表达阳性植株中GmAGL15基因表达高的植株，同时检测与GmAGL15基因关系密切的GmLEC1基因和GmFUS3基因的表达，发现GmLEC1基因的表达升高约8~62倍，GmFUS3基因的表达升高约2~7倍。Southern blot 检测发现3个T2代阳性大豆转基因株系的植株中，均整合两个拷贝。对T1代和T3代过表达转基因大豆种子进行形态指标、含油量和脂肪酸检测，发现这两代转基因大豆种子较未转化天隆一号种子，其粒重、含油量及油酸含量均增加。其中T3代转基因大豆种子与未转化天隆一号种子相比，粒重增加约2%~8%，含油量提高约7%~13%，脂肪酸组成中油酸含量提高约13%~23%。以上实验结果可见GmAGL15转录因子能够增加种子的饱满度（粒重增加），提高大豆含油量，改善脂肪酸组成（提高油酸的含量），说明大豆GmAGL15转录因子能够在未来优质大豆分子育种中发挥作用，过表达GmAGL15基因的大豆转基因株系可作为新的优质大豆资源用于推广，本项目为其应用和推广提供理论基础和技术支持。
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