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Plant Biotechnol J:GmCCD4基因控制大豆中的类胡萝卜素含量

已有 1492 次阅读 2020-11-10 08:40 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

GmCCD4 controls carotenoid content in soybeans

第一作者Jinshan Gao

第一单位中科院东北地理与农业生态研究所

通讯作者Xianzhong Feng


 Abstract 


研究目的To better understand the mechanisms regulating plant carotenoid metabolism in staple crop, we report the map‐based cloning and functional characterization of the Glycine max carotenoid cleavage dioxygenase 4 (GmCCD4) gene, which encodes a carotenoid cleavage dioxygenase enzyme involved in metabolizing carotenoids into volatile β‐ionone.


结果1-突变体表型:Loss of GmCCD4 protein function in four Glycine max increased carotenoid content (gmicc) mutants resulted in yellow flowers due to excessive accumulation of carotenoids in flower petals. The carotenoid contents also increase three times in gmicc1 seeds.


结果2-GWAS分析:A genome‐wide association study indicated that the GmCCD4 locus was one major locus associated with carotenoid content in natural population.


结果3-单倍型:Further analysis indicated that the haplotype‐1 of GmCCD4 gene was positively associated with higher carotenoid levels in soybean cultivars and accumulated more β‐carotene in engineered E. coli with ectopic expression of different GmCCD4 haplotypes.


结论:These observations uncovered that GmCCD4 was a negative regulator of carotenoid content in soybean, and its various haplotypes provide useful resources for future soybean breeding practice.


 摘  要 


为了更好地理解主食作物中类胡萝卜素代谢的分子调控机制,作者基于图位克隆和功能鉴定报道了大豆GmCCD4基因的作用,该基因主要编码一个类胡萝卜素裂解双加氧酶编码,作用于将类胡萝卜素代谢为挥发性的β-紫罗兰酮。在四个gmicc突变体中,GmCCD4蛋白功能的缺失会导致黄色的花,这是由于花瓣中过量积累了类胡萝卜素所导致的。另外,gmicc1突变体种子中类胡萝卜素的含量也增加了3倍左右。全基因组关联分析显示GmCCD4位点是自然群体中与类胡萝卜素含量相关的一个主要位点。进一步的分析显示GmCCD4基因的单倍型-1与大豆栽培种中更高的类胡萝卜素含量正相关,并且在编辑后的大肠杆菌中异位表达不同的GmCCD4单倍型会积累更多的β-胡萝卜素。这些发现揭示了GmCCD4基因是大豆中类胡萝卜素含量的一个负调控子,并且其多样化的单倍型为大豆的育种实践提供了丰富的遗传资源。


 通讯作者 


**冯献忠**


个人简介:

1987-1991年,兰州大学,学士;

1993-1996年,西北农业大学,硕士;

1999-2002年,中科院植物生理生态研究所,博士;

2003-2005年 ,英国爱丁堡大学,博后;

2005-2007年,英国John Innes Centre,博后。


研究方向:主要从事大豆功能基因组学和分子设计育种方面的研究


doi: 10.1111/pbi.13506


Journal: Plant Biotechnology Journal

First Published: Nov 01, 2020



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