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我校在甜橙果皮蜡质与膜脂代谢交流机制研究中取得新进展

核心提示: 近日,我校园艺林学学院闻玮玮教授与程运江教授课题组合作,利用纽荷尔脐橙及其光亮突变体为材料,基于脂质组和转录组学解析,探寻甜橙表皮蜡质和膜脂的代谢交流机制,并进一步阐述了突变体材料茉莉酸增加的分子基础。相关成果发表在国际学术期刊Horticulture Research上。

南湖新闻网讯(通讯员 万浩亮)近日,我校园艺林学学院闻玮玮教授与程运江教授课题组合作,利用纽荷尔脐橙及其光亮突变体为材料,基于脂质组和转录组学解析,探寻甜橙表皮蜡质和膜脂的代谢交流机制,并进一步阐述了突变体材料茉莉酸增加的分子基础。相关成果以“Lipidomic and transcriptomic analysis reveals re-allocation of carbon flux from cuticular wax into plastid membrane lipids in a glossy ‘Newhall’ navel orange mutant”为题发表在国际学术期刊Horticulture Research上,该研究为植物尤其果树的脂质自然变异研究提供了新的视角,并为柑橘新品种培育及贮运性能改良奠定了分子基础。

蜡质是表皮脂质的一种,对柑橘生长发育和采后经济价值保持十分重要,是果实与环境交流的“外屏障”。磷脂、糖脂是细胞膜主要组成,可维持果实形态,阻止细胞水分流失,是植物体重要的“内屏障”。前人发现蜡质含量变化会对脂质代谢有重要影响,但是该变化对膜脂的研究少有报道。

该研究通过果实的多组学分析,首先确认了突变体蜡质合成在发育过程中受到抑制,发现其蜡质合成的降低伴随着36碳数质体脂质(主要是36:6MGDG,36:6DGDG和36:2PG)含量的显著增加。基于突变体中发现的叶绿体水解产物明显增加和茉莉酸含量升高,进一步推断突变体中,为了维持体内脂质的稳态,升高的质体脂质激活了脂质水解途径从而使得茉莉酸含量上升。对表达量显著上调的三个磷脂酶基因(CsDALL4,CsDAD1和CsDALL2)进行亚细胞定位和烟草瞬时超表达发现它们都定位在叶绿体,与水解质体脂质功能相符。其中CsDAD1和CsDALL2在超表达后能明显降低部分质体脂质含量,并促进茉莉酸的显著积累。磷脂酶水解过程是茉莉酸合成的限速步骤,因此CsDAD1和CsDALL2可能是甜橙中控制茉莉酸合成的关键基因。

我校园艺林学学院博士研究生万浩亮和作物遗传改良国家重点实验室科研人员刘红波为论文并列第一作者,园艺植物生物学教育部重点实验室闻玮玮教授和程运江教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目资助。

审核人:闻玮玮

论文链接https://www.nature.com/articles/s41438-020-0262-z

责任编辑:徐行
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