中国热科院揭示木薯块根淀粉代谢转录协调调控的分子机制

近日，中国热科院生物所功能基因组与分子育种研究团队在木薯块根淀粉代谢转录协调调控方面取得重要进展。研究结果揭示了碳水化合物相关途径/基因的协调调控对淀粉木薯和糖木薯淀粉积累差异的重要贡献，为薯类作物淀粉遗传改良提供了重要理论支撑。

木薯是一种重要的淀粉块根作物，为全球食品和非食品工业提供了重要原材料。然而，木薯中淀粉积累的代谢差异和调控机制仍不清楚。

研究团队以淀粉木薯（SC205）和糖木薯（SM）为材料，鉴定了许多碳水化合物相关代谢物在SC205和SM之间差异积累，其中果糖-6-磷酸和葡萄糖-6-磷酸与蔗糖/淀粉代谢基因的表达显著负相关；揭示了块根发育过程中蔗糖/淀粉代谢、糖酵解和TCA循环、脂质代谢以及木质素和类黄酮生物合成在代谢组和转录组水平的协调变化，但它们在SC205和SM之间具有不同的丰度模式；bZIP2可以直接与APL1、ISA1和GBSS1的启动子结合，并促进它们在SC205中的表达水平，但这些相互作用在SM中不存在；APL1、ISA1或GBSS1瞬时沉默导致淀粉含量显著降低，bZIP2瞬时沉默抑制了APL1、ISA1和GBSS1的表达，进而降低了淀粉含量。研究结果揭示了碳水化合物相关途径/基因的协调调控对木薯淀粉积累具有重要贡献，为薯类作物淀粉遗传改良提供了重要理论支撑。

相关成果以“Coordinated transcriptional regulation of carbohydrate-related pathways contributes to the difference of starch accumulation between starchy cassava and sugary cassava”为题发表于《Carbohydrate Polymers》。中国热科院生物所/三亚研究院丁泽红研究员、付莉莉副研究员、颜彦副研究员和长江大学联培研究生陈甘露为论文的共同第一作者，中国热科院生物所/三亚研究院/椰子所胡伟研究员为论文的通讯作者。热带作物生物育种全国重点实验室/中国热科院生物所为论文的第一单位。该研究得到了国家自然科学基金、海南省重点研发计划、热带作物生物育种全国重点实验室项目、三亚崖州湾科技城项目和中央级公益性科研院所基本科研业务费等项目资助。