比较组学揭示质体乙酰辅酶A羧化酶高油突变体中的意外代谢重编程

为解决植物油脂与蛋白质协同积累的调控机制问题，研究人员通过多组学技术对拟南芥badc1/3突变体开展研究，发现ACCase（乙酰辅酶A羧化酶）去调控可同时提升TAG（三酰甘油）和蛋白质存储，揭示碳分配新通路，为作物油脂工程提供新靶点。

　　

在植物代谢工程领域，如何在不影响其他营养成分的前提下提高种子油脂含量一直是科学界的难题。传统观点认为，乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)作为脂肪酸合成的限速酶，其活性提升应直接增加油脂产量。然而，拟南芥中BADC1/3蛋白缺失导致的ACCase去调控现象，意外引发了油脂与蛋白质的双重积累，这一发现挑战了代谢通路的线性认知。

为解析这一现象，研究人员采用跨组学策略，整合转录组、翻译组、蛋白质组和代谢组数据，系统分析了badc1/3突变体发育种子的代谢网络。关键技术包括：1）全球组学分析（含拟南芥突变体队列）；2）生物量精确测量；3）代谢通路建模。

研究结果显示：

1. 存储物质积累：突变体种子中TAG含量增加30%，同时12S和2S贮藏蛋白显著提升，打破"碳分配权衡"传统认知。
2. 脂质代谢重构：脂滴包装蛋白（如OLEOSIN）上调，而参与胞外脂质合成的酶类下调，表明碳流向胞内存储的定向转移。
3. 能量代谢适应：三羧酸循环中间体减少，伴随SDP1脂肪酶（triacylglycerol lipase）表达增加，提示脂解-合成循环的强化。
4. 调控网络分析：BADC蛋白缺失导致ACCase异源四聚体（heteromeric ACCase）构象改变，解除ATP依赖的负反馈抑制。

结论部分指出，该研究首次揭示ACCase去调控通过代谢网络重构实现碳流再分配，提出"代谢缓冲"模型解释油脂-蛋白质共积累现象。发表于《Journal of Proteome Research》的这项成果，不仅为作物高油育种提供新靶点（如BADC基因编辑），其发现的SDP1-有机酸代谢轴更为营养均衡型作物设计开辟新思路。特别值得注意的是，研究中观察到的胞外脂合成抑制现象，可能为克服转基因作物油脂泄漏问题提供天然解决方案。