中國熱科院在油莎豆塊莖脫水抗性機制研究中取得新進展

　　近期，中國熱科院生物所在油莎豆塊莖脫水抗性機制研究中取得新進展。研究發(fā)現(xiàn)，與種子類似，一類叫做SMP（Seed maturation protein）的小分子親水蛋白在油莎豆塊莖成熟過程中特異性積累，并與其水分含量負相關(guān)，暗示油莎豆塊莖發(fā)生了類似于種子的共進化。該研究有助于闡明營養(yǎng)組織脫水抗性的分子機制及組織特異的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對于油莎豆抗性品種的選育與開發(fā)利用具有指導(dǎo)意義。

 

　　油莎豆（Cyperus esculentus L.）隸屬于禾本目莎草科，是迄今唯一已知在塊莖中高水平積累油脂（24-35%）的新型油料作物。同時，油莎豆塊莖亦是罕見的含水量降低到10%以下卻不影響萌發(fā)的營養(yǎng)組織，然而，其脫水抗性的分子機制至今仍鮮為人知。SMP是一類被廣泛報道在種子胚胎發(fā)育晚期特異性積累的小分子親水蛋白。為揭示SMP基因家族的進化特征及其在油莎豆塊莖脫水抗性中的分子機制，我院生物所的研究團隊對油莎豆與水稻、玉米等代表性單子葉植物的SMP基因進行了系統(tǒng)的鑒定和比較分析，發(fā)現(xiàn)SMP家族的分化時間很晚，直至在單雙子葉植物分化后才出現(xiàn)目/科/屬/物種的特異性擴張與進化；在油莎豆中，SMP在塊莖的成熟過程中特異性積累，并與其水分含量負相關(guān)，這種類似于種子的積累模式與塊莖耐脫水和耐儲藏的特性是一致的，暗示油莎豆塊莖發(fā)生了類似于種子的共進化。然而，是否存在組織特異的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)還有待進一步研究。

 

　　相關(guān)研究成果以《Analysis of Cyperus esculentus SMP family genes reveals lineage-specific evolution and seed desiccation-like transcript accumulation during tuber maturation》為題發(fā)表于《Industrial Crops and Products》。論文第一作者和通訊作者為中國熱科院生物所/三亞研究院鄒智研究員，中國熱科院三亞研究院郭安平研究員為并列通訊作者。廣東石油化工學(xué)院的趙永國副教授、中南民族大學(xué)張麗副教授及碩士研究生肖艷華參與了相關(guān)工作。

 

　　論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115382