小麦TaMYB44-TaMYB1分子模块调控谷物直链淀粉合成与面粉黏度的机制解析

本研究针对小麦淀粉品质调控的关键科学问题，通过鉴定TaMYB44-TaMYB1转录因子模块，揭示了其通过抑制TaWx-7A和TaBT1-6A表达、激活TaNAC019-3B的双重调控机制，阐明了直链淀粉含量与面粉黏度的遗传基础。研究开发的SNP分子标记为优质小麦育种提供了新策略，成果发表于《Plant Communications》。

　　

淀粉作为小麦籽粒的主要储存物质，其含量和组成直接影响产量和食品加工品质。直链淀粉（amylose）含量是决定面粉黏度特性的关键参数，与面条、馒头等传统面食的质地密切相关。然而，当前对小麦直链淀粉生物合成的转录调控网络仍缺乏系统认知，特别是如何平衡淀粉合成与籽粒发育的分子机制尚不明确。

中国农业大学高效双作小麦-玉米生产国家重点实验室的研究团队通过酵母单杂交筛选，发现R2R3-MYB转录因子TaMYB44-4D能特异性结合直链淀粉合成关键基因TaWx-7A的启动子。研究人员综合运用CRISPR/Cas9基因编辑、过表达株系构建、RNA-seq转录组分析等技术，结合电泳迁移率实验（EMSA）、染色质免疫沉淀（ChIP-qPCR）等分子互作验证手段，系统解析了TaMYB44-TaMYB1模块的调控机制。

研究首先通过组织特异性表达分析发现，TaMYB44-4D在籽粒发育期（15 DPA）高表达，且定位于细胞核。基因功能研究表明，敲除tamyb44显著提高直链淀粉含量（增加23.6%）和总淀粉含量，而过表达株系则呈现相反表型。扫描电镜显示突变体淀粉颗粒排列更紧密，A型颗粒增大，这与快速黏度分析仪（RVA）检测到的峰值黏度（PV）、崩解值（BD）等参数提升相一致。

分子机制层面，研究证实TaMYB44-4D通过结合TaWx-7A和TaBT1-6A启动子的MYB结合位点（MBS）抑制其表达，同时激活TaNAC019-3B转录。酵母双杂交（Y2H）和双分子荧光互补（BiFC）实验揭示TaMYB44与TaMYB1存在物理互作，二者协同调控下游靶基因。单倍型分析发现，TaMYB44-4D启动子区SNP（T/C）创建了MYB顺式元件，CC单倍型品种的直链淀粉含量显著高于TT单倍型（P<0.01）。

该研究首次阐明了TaMYB44-TaMYB1模块通过"抑制-激活"双重调控模式影响淀粉合成的分子机制，开发的分子标记为优质小麦育种提供了新工具。值得注意的是，TaMYB44-4D-HapII和TaMYB1-6B-HapII在我国小麦品种中呈现高选择频率，暗示其在产量与品质协同改良中的潜在价值。研究成果为理解谷物淀粉合成的转录调控网络提供了重要理论依据，对指导面食品质定向育种具有实践意义。