?     子科生物報道：禾本科植物的胚乳累積的淀粉和貯藏蛋白是人類最重要的食物來源。根據(jù)在不同溶劑中的溶解度不同，水稻胚乳貯藏蛋白可分為谷蛋白、醇溶蛋白、清蛋白和球蛋白。其中清蛋白是水稻胚乳中最豐富的水溶性蛋白，也是最主要的致敏蛋白，對其積累調(diào)控機制尚不清楚。之前的研究結果表明水稻胚乳特異性表達的轉(zhuǎn)錄因子NAC20和NAC26發(fā)生突變會導致胚乳淀粉和貯藏蛋白積累減少，呈現(xiàn)粉質(zhì)胚乳表型。最近，中國科學院植物研究所/北京大學現(xiàn)代農(nóng)學院劉春明團隊發(fā)現(xiàn)水稻品種中花11的NAC20/26雙敲除突變體nac20/26-3胚乳中醇溶蛋白累積略有減少，而16-kD清蛋白的累積幾乎消失。質(zhì)譜分析結果表明由Alb1、Alb2、Alb3、Alb4編碼的四種清蛋白豐度在nac20/26-3突變體中急劇降低。qRT-PCR分析顯示突變體胚乳所有編碼清白合成的五個基因Alb1-5的表達均大幅度降低。進一步實驗證明NAC20/26轉(zhuǎn)錄因子是通過與Alb1-5啟動子區(qū)域的ACG保守基序結合激活胚乳中清蛋白基因表達，從而調(diào)控水稻胚乳清蛋白累積，其中NAC26的激活作用比NAC20更有效，這一活性差別是由于其中間區(qū)段的序列差異導致。通過酵母雙雜交試驗，研究人員鑒定到與NAC20/26互作的水稻醇溶蛋白結合因子RPBF，并利用基因編輯技術獲得了兩個獨立的突變體rpbf-1和rpbf-2。這兩個突變體籽粒皺縮，胚乳中包括清蛋白在內(nèi)的多種貯藏蛋白含量均有部分降低。在rpbf突變體胚乳中Alb的表達量顯著降低，但RPBF不能直接結合編碼清蛋白基因的啟動子，但是能夠與NAC20/26互作增強NAC20/26對16-kD清蛋白基因表達的激活活性，間接控制水稻胚乳中清蛋白的積累。這一研究詳細闡析了水稻胚乳中清蛋白累積的分子調(diào)控機理，為在育種過程中調(diào)控清蛋白含量奠定了基礎，也可能為大米消費者應對過敏原問題提供了解決方案。

圖1. RPBF與NAC20/26互作調(diào)控水稻胚乳清蛋白累積的分子機制

     A. SDS-PAGE和抗體免疫分析顯示在rpbf 突變體中，多數(shù)儲藏蛋白累積均有降低，而在nac20/26-3雙突變體中主要是16-kD清蛋白消失。B. 水稻胚乳中最主要的水溶性蛋白是清蛋白，在nac20/26-3雙突變體幾乎消失。C. 體外轉(zhuǎn)錄激活分析顯示NAC20/26可以激活Alb1/2啟動子表達，這種激活活性在有RPBF存在時更強。D. ACG基序為NAC20和NAC26結合的核心元件，盡管RPBF不能直接與清蛋白基因啟動子互作，但可通過與NAC20/26結合促進其轉(zhuǎn)錄激活活性。

     該研究成果是劉春明團隊與中國農(nóng)科院作物科學研究所萬建民院士團隊合作完成，于2022年12月29日在線發(fā)表于國際學術期刊Plant Biotechnology Journal。中國科學院植物研究所博士后吳明偉為本論文的第一作者，劉春明研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、中國科學創(chuàng)新工程和國家自然科學基金委項目的資助。