Plant Cell |南京林业大学叶亚进教授课题组揭示膜蛋白介导的植物脂肪酸从头合成全新调控机制

学术 2024-11-05 10:31 内蒙古

随着全球对粮油需求的持续增长，我国食用植物油的自给率问题愈加凸显。让“油瓶子里尽可能多装上中国自己的油”，是国家作出的战略部署。开发有效的高油育种遗传位点，创制高油、高产油料作物新品种是油料作物育种的重要方向。

近日，南京林业大学叶亚进教授课题组在《Plant Cell》发表了题为“REGULATOR OF FATTY ACID SYNTHESIS proteins regulate de novo fatty acid synthesis by modulating hetACCase distribution”的研究论文，该研究为高等油料植物育种提供了一个新的遗传位点。

乙酰辅酶A羧化酶（ACCase, Acetyl-CoA Carboxylase）是脂肪酸生物合成中的关键限速酶，广泛存在于植物、动物和微生物体内。它的主要功能是将乙酰辅酶A（Acetyl-CoA）转化为丙二酰辅酶A（Malonyl-CoA），这是脂肪酸合成的第一步，也是整个脂肪酸合成过程的限速步骤。前期工作中该课题组鉴定到了质体跨膜蛋白羧基转移酶互作因子 1（CTI1）通过与ACCase的a-CT亚基相互作用，把ACCase铆钉在质体膜上，从而负调控ACCase活性(Ye et al., 2020, Nature Communications；Ye et al., 2020, Journal of Biological Chemistry)。在该项研究中，作者继续围绕油脂合成的第一步关键限速酶ACCase展开。通过对ACCase及其调控因子进行系统性共表达分析，鉴定到了脂肪酸合成调节因子（RFS1），该基因的表达与 ACCase 的其他调节因子呈正相关。RFS 基因家族编码两种尚未发现作用的质体跨膜蛋白。进一步分析发现，RFS1 与CTI1共定位并直接相互作用。CRISPR/Cas9 基因编辑介导的 RFSs 基因敲除表现出更强的ACCase 活性、更高的脂肪酸合成速率和更多的脂肪酸含量，尤其是叶片中三酰甘油绝对含量的显著积累。进一步研究发现RFS 和 CTI 通过改变 ACCase的质膜分布模式，从而导致膜上的ACCase 活性降低，进一步揭示了质体跨膜蛋白 RFS/CTI 抑制 ACCase 活性的分子作用机制。

南京林业大学林草学院叶亚进教授、曹福亮院士为论文通讯作者，青年教师周莉娟为论文第一作者。硕士生杜荧，已毕业硕士生张曼琪、李金成，博士生赵越、胡雪纯参与了该项研究。本研究得到国家生物育种项目、国家自然科学基金、江苏省自然科学基金等的资助。

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