ZmHY5L通过G-box介导玉米waxy基因的转录调控，协同影响胚乳淀粉质量与籽粒形态

《Theoretical and Applied Genetics》：ZmHY5L synergistically affects endosperm starch quality and grain morphology through G-box-mediated transcriptional regulation of the maize waxy gene

　　

摘要

核心信息

本研究证实，ZmHY5L通过特异性结合waxy基因启动子上的G-box元件正向调控该基因的转录，并能同时影响玉米胚乳的淀粉品质和籽粒形态。

摘要

玉米基因编码颗粒结合淀粉合酶（GBSSI）蛋白，该蛋白控制直链淀粉的合成，是影响籽粒品质和产量的关键基因之一，但其调控机制尚未完全阐明。本研究以两个云南特色糯玉米地方品种为材料，通过DNA亲和层析联合质谱技术筛选了基因的上游调控因子，鉴定到ZmHY5L，这是一种亮氨酸拉链（bZIP）家族转录因子，也是拟南芥HY5的同源基因之一。以往众多研究表明，HY5是光信号通路中的核心转录因子。本研究亚细胞定位验证了ZmHY5L蛋白定位于细胞核；EMSA和酵母单杂交试验进一步证实了ZmHY5L与基因调控区域之间的直接互作。通过构建ZmHY5L基因编辑突变体进行表型比较，发现ZmHY5L基因突变显著降低了玉米籽粒中GBSSI蛋白的含量，而突变体的支链淀粉比例、籽粒体积、百粒重均显著增加，淀粉糊化特性也发生了明显变化，但并未改变籽粒的总淀粉含量。本研究证实，ZmHY5L通过特异性结合基因启动子上的G-box元件正向调控该基因的转录，并能同时影响玉米胚乳的淀粉品质和籽粒形态。