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DAP-seq助力揭示OsbZIP10-OsGIF1分子模塊調控稻米品質的作用機制

來源:藍景科信河北生物科技有限公司   2024年07月19日 13:24  

水稻是世界重要的糧食作物,全球約有三分之一的人口以水稻為主食。隨著人口的增長和飲食結構的改變,在對水稻產量的需求不斷增加的同時,對稻米品質的追求也在不斷提高。稻米品質包括食味品質、外觀品質和營養品質等多個方面,其中,直鏈淀粉含量是影響食味品質的重要因素之一。然而,稻米的食味和外觀品質的調控機制復雜,至今只闡明了一部分。

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202479日,上海市農科院、安徽農業大學、浙江大學海南研究院等多家單位聯合在The Plant Journal(影響因子6.2)發表了題為“Transcription factor OsbZlP10 modulates rice grain quality by regulating OsGIF1的研究論文。該研究借助DAP-seq揭示了OsbZIP10-OsGIF1分子模塊調控稻米品質的作用機制,為水稻精準設計育種提供了新的思路

該研究發現一個bZIP家族轉錄因子OsbZIP10可以激活轉錄水稻籽粒發育的關鍵基因OsGIF1。利用基因編輯、過表達和遺傳雜交等方法,通過對不同遺傳背景下的水稻品種進行表型分析,揭示了OsbZIP10對稻米品質的影響。OsbZIP10基因敲除的水稻品種在不同的遺傳背景下均表現出較高的堊白率,但直鏈淀粉含量較低。這一結果表明,OsbZIP10對稻米的食味品質和外觀品質均有著重要的影響(圖1)。

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1OsbZIP10影響水稻的籽粒品質

通過DAP-seqRNA-seq聯合分析發現,除了OsGIF1之外,OsbZIP10還調控了多個與灌漿過程相關的基因,包括編碼ADP-Glc焦磷酸化酶(AGPase)小亞基的OsAGPS1基因(圖2),以及參與活性氧(ROS)穩態調節的基因(圖3)。

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圖2:OsbZIP10直接調控OsAGPS1OsGIF1


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3OsbZIP10在籽粒形成過程中促進氧化還原穩態

此外,研究還發現OsbZIP10基因在粳稻和秈稻之間存在顯著的遺傳差異,大部分粳稻和秈稻品種屬于兩個不同的單倍型,這兩個單倍型與籽粒直鏈淀粉含量密切相關。在低直鏈淀粉含量的遺傳背景下,過表達與高直鏈淀粉含量相關的單倍型可以顯著增加直鏈淀粉含量。

該研究揭示了OsbZIP10-OsGIF1分子模塊在稻米品質調控中的重要作用,成果不僅為稻米品質調控提供了新的基因資源和分子網絡,也為稻米品質改良和設計育種提供了新的理論依據和實踐基礎(圖4)。


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4OsbZIP10-OsGIF1分子模塊調控稻米品質的作用機制

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