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Nature Communications:类胡萝卜素调控玉米籽粒质地

已有 618 次阅读 2020-10-23 08:53 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Carotenoids modulate kernel texture in maize by influencing amyloplast envelope integrity

第一作者Haihai Wang

第一单位上海植物生理生态研究所

通讯作者Yongrui Wu


 Abstract 


提出问题The mechanism that creates vitreous endosperm in the mature maize kernel is poorly understood.


主要发现:We identified Vitreous endosperm 1 (Ven1) as a major QTL influencing this process.


结果1-Ven1编码的酶Ven1 encodes β-carotene hydroxylase 3, an enzyme that modulates carotenoid composition in the amyloplast envelope.


结果2-A619自交系:The A619 inbred contains a nonfunctional Ven1 allele, leading to a decrease in polar and an increase in non-polar carotenoids in the amyloplast.


结果3-无效Ven1等位基因导致的变化:Coincidently, the stability of amyloplast membranes is increased during kernel desiccation. The lipid composition in endosperm cells in A619 is altered, giving rise to a persistent amyloplast envelope.


结果4-A619粉质胚乳:These changes impede the gathering of protein bodies and prevent them from interacting with starch grains, creating air spaces that cause an opaque kernel phenotype.


结果5-遗传修饰因子Genetic modifiers were identified that alter the effect of Ven1A619, while maintaining a high β-carotene level.


结论:These studies provide insight for breeding vitreous kernel varieties and high vitamin A content in maize.


 摘  要 


目前对成熟玉米粒中,玻璃质胚乳产生的机制了解甚少。本文中,作者鉴定到了一个主效数量性状位点Vitreous endosperm 1(简称Ven1)控制该过程。Ven1编码一个β-胡萝卜素羟化酶3,其作用于淀粉质体囊膜中类胡萝卜素组成的调控。A619自交系包含一个无效的Ven1等位基因,导致淀粉质体中极性类胡萝卜素的减少和非极性类胡萝卜素的增加。而在玉米籽粒脱水干燥过程中,淀粉质体膜的稳定性也有所增强。A619自交系胚乳细胞中的脂质组成发生了改变,导致淀粉质体囊膜的持久存在。这些改变阻碍了蛋白体的聚集,并防止其与淀粉粒的互作,从而形成空隙、透明度下降的粉质胚乳表型。而作者通过一系列的实验,鉴定到了一些能够改变Ven1A619的效应,但能够维持高水平β-胡萝卜素的遗传修饰因子。本文的研究为玉米的玻璃质籽粒品种和高维生素A含量的育种提供了新的视野。


 通讯作者 


**巫永睿**


个人简介:

1996-2000年,兰州大学,学士;

2000-2005年,中科院上海生化与细胞研究所,博士;

2007-2013,美国新泽西州立大学,博后


研究方向:

1. 玉米胚乳发育的基因表达调控网络解析;

2. 优质蛋白玉米胚乳修饰机理研究;

3. 玉米籽粒重要突变体的基因克隆和功能研究


doi: 10.1038/s41467-020-19196-9


Journal: Nature Communications

Published date: Oct 22, 2020



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