大豆品质调控基因克隆和功能研究进展

摘要：

大豆(Glycine max L.)是世界上重要的经济作物,为人类生活提供所需的食用油和植物蛋白.大豆油脂、蛋白质和异黄酮含量决定了大豆的经济价值,大豆品质的优劣直接关系到食用者的身体健康,因此,越来越受到广大科研工作者的关注.大豆油脂脂肪酸组成对油的营养价值、耐储性及加工工艺等都有很大影响.油脂的组成和积累受脂肪酸合成途径中多种酶活性的影响,这些基因的表达还受到转录前、转录和转录后水平的调控,有许多相关基因参与此过程.目前大豆油脂的转录调控研究较多.研究表明,GmDOF4和GmDOF11类转录因子可以激活乙酰辅酶A羧化酶和长链脂酰辅酶A合成酶,从而提高了种子油分含量.转录因子GmMYB73可以通过抑制GL2进而促进磷脂酶D的活性,增加了转基因种子的油含量.转录因子GmbZIP123主要通过诱导蔗糖转运蛋白基因(AtSUC1、AtSUC5)和细胞壁转化酶基因(AtcwINV1、AtcwINV3和AtcwINV6)的表达,促进蔗糖从叶片到种子的运输,为油脂合成提供更多原料和能量,从而提高种子油脂含量.转录因子GmNFYA通过激活WRI及油脂合成相关基因,从而提高了种子油含量.大豆籽粒富含蛋白质,占籽粒干物质的40％左右(31％-55％).大豆蛋白含有8种人体必需的氨基酸,是一种品质优良的植物性蛋白质,在膳食中可以代替部分动物性蛋白质.植物中油分和蛋白质往往是负相关的,GmDOF4和GmDOF11类转录因子可以提高植物油份含量,但其直接结合CRA1启动子,从而下调储藏蛋白的表达.大豆异黄酮是大豆生长过程中形成次生代谢产物,具有多种生物活性,在动植物体内有着广泛的生理作用.近年来大豆异黄酮已成为大豆最引人注目功能成分之一,也是食品与营养学研究热点之一.类黄酮类物质可能通过调节结节的产生从而调控植物的根瘤发育、生长繁殖和固氮作用.大豆异黄酮对乳腺癌、前列腺癌、心血管疾病和骨质疏松症的治疗也表现出其他一些有益的效应.目前研究表明,GmMYB176可以调控CHS8的表达,而干扰GmMYB17的表达降低了大豆根毛中异黄酮的水平,这表明GmMYB17对于异黄酮的生物合成是必需的.本文综述了大豆种子油分、蛋白以及异黄酮含量相关基因的研究进展,并对大豆种子油分、蛋白及异黄酮在转录水平和/或其他方面所受到的调控进行阐述.

关键词：大豆、油分、种子蛋白、异黄酮

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资助基金：转基因专项2016ZX08009-003-004,2014ZX0900926B

在线出版日期：2017-02-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：4299-4309