沙枣(Jatropha curcas)是一种大戟科多年生木本植物,因耐旱、可在边际土地上种植并用于生产生物柴油和生物航空燃料而受到关注。由于不与粮食生产直接竞争,沙枣被视为潜在的能源作物之一,但其天然籽粒产量偏低,限制了商业化应用。
中国科学院西双版纳热带植物园(XTBG)研究人员在《植物生物技术杂志》(Plant Biotechnology Journal)发表研究,报告鉴定出一个与沙枣籽粒产量和油脂含量相关的关键基因JcSPL9。研究聚焦植物发育遗传学,指出JcSPL9属于鳞状体启动子结合蛋白样(SPL)家族,可作为调控开关,影响植株从营养生长向开花结籽阶段转变的时间。

研究团队在转基因实验中发现,过表达改良型JcSPL9(rJcSPL9)的植株籽粒产量提高80.76%,油脂含量增加12.6%。相对地,增强相关分子JcmiR156a表达的植株籽粒产量下降51.67%,油脂含量减少8.28%。
进一步分析显示,rJcSPL9可激活参与油脂合成的相关基因,而JcmiR156a对这些基因具有抑制作用。研究认为,JcSPL9通过调控代谢途径促进油脂积累。与此同时,籽粒中脂肪酸种类的变化也表明,该遗传调控机制在较大程度上影响油脂组成。

该研究通讯作者、中国科学院西双版纳热带植物园唐明勇表示,通过使用rJcSPL9和JcmiR156a转基因沙枣,研究团队首次证明了SPL9在调控籽粒脂肪酸生物合成和脂质积累中的重要作用。他还指出,SPL9对产量与油脂含量的双重影响,使其成为分子育种的潜在靶点;“利用抗miR156的SPL9基因策略”或可应用于大豆、油菜和向日葵等其他油料作物。
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