記者2月21日從安徽農(nóng)業(yè)大學獲悉，該校園藝學院朱曉彪教授團隊與國內(nèi)外同行合作，揭開了馬鈴薯液泡轉(zhuǎn)化酶基因受低溫誘導高度上調(diào)表達之謎。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在植物學領(lǐng)域期刊《植物細胞》上。
馬鈴薯塊莖含水量較高，通常放入低溫下貯藏，以減少發(fā)芽和病害帶來的嚴重損失。然而，低溫貯藏時液泡轉(zhuǎn)化酶基因編碼的液泡轉(zhuǎn)化酶能將蔗糖水解成還原糖，引起“低溫糖化”，進而導致馬鈴薯油炸產(chǎn)品中潛在致癌物質(zhì)——丙烯酰胺含量的顯著增加，嚴重威脅到人類健康。
研究人員發(fā)現(xiàn)，液泡轉(zhuǎn)化酶基因在馬鈴薯低溫糖化過程中起著至關(guān)重要的作用，其在常溫塊莖中的表達量始終維持在很低水平，但在低溫塊莖中顯著上調(diào)表達。研究人員從先前構(gòu)建的馬鈴薯全基因組超敏感位點圖譜中檢測到一個位于液泡轉(zhuǎn)化酶基因第二個大內(nèi)含子的超敏感位點，推測該超敏感位點可作為增強子調(diào)控液泡轉(zhuǎn)化酶基因的表達；研究人員將馬鈴薯液泡轉(zhuǎn)化酶基因的第二個大內(nèi)含子構(gòu)建到增強子檢測系統(tǒng)中進行驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該內(nèi)含子包含一個對低溫響應(yīng)的增強子。研究人員借助模式植物擬南芥，采取DNA片段截短分析策略，最終將該增強子精準鎖定到200個堿基的范圍，并將其命名為VInvIn2En。進一步試驗驗證了該增強子VInvIn2En的功能等同于整個大內(nèi)含子。
低溫誘導型增強子VInvIn2En是否對液泡轉(zhuǎn)化酶基因自身起調(diào)控作用呢？“為了揭開這個謎底，我們利用兩套多位點基因組編輯系統(tǒng)，分別對二倍體和四倍體馬鈴薯進行研究，結(jié)果VInvIn2En增強子缺失系低溫塊莖中液泡轉(zhuǎn)化酶基因的表達量均顯著下降，且油炸薯片顏色也明顯變淺。”朱曉彪說，這一結(jié)果有力地證實了該增強子VInvIn2En對液泡轉(zhuǎn)化酶基因自身起調(diào)控作用。
朱曉彪表示，研究發(fā)現(xiàn)的增強子VInvIn2En已提交申報美國專利，該項研究成果為研究植物逆境應(yīng)答相關(guān)基因的調(diào)控和適應(yīng)提供了很好的模型系統(tǒng)。
記者2月21日從安徽農(nóng)業(yè)大學獲悉，該校園藝學院朱曉彪教授團隊與國內(nèi)外同行合作，揭開了馬鈴薯液泡轉(zhuǎn)化酶基因受低溫誘導高度上調(diào)表達之謎。相關(guān)研究成果近日發(fā)表在植物學領(lǐng)域期刊《植物細胞》上。
馬鈴薯塊莖含水量較高，通常放入低溫下貯藏，以減少發(fā)芽和病害帶來的嚴重損失。然而，低溫貯藏時液泡轉(zhuǎn)化酶基因編碼的液泡轉(zhuǎn)化酶能將蔗糖水解成還原糖，引起“低溫糖化”，進而導致馬鈴薯油炸產(chǎn)品中潛在致癌物質(zhì)——丙烯酰胺含量的顯著增加，嚴重威脅到人類健康。
研究人員發(fā)現(xiàn)，液泡轉(zhuǎn)化酶基因在馬鈴薯低溫糖化過程中起著至關(guān)重要的作用，其在常溫塊莖中的表達量始終維持在很低水平，但在低溫塊莖中顯著上調(diào)表達。研究人員從先前構(gòu)建的馬鈴薯全基因組超敏感位點圖譜中檢測到一個位于液泡轉(zhuǎn)化酶基因第二個大內(nèi)含子的超敏感位點，推測該超敏感位點可作為增強子調(diào)控液泡轉(zhuǎn)化酶基因的表達；研究人員將馬鈴薯液泡轉(zhuǎn)化酶基因的第二個大內(nèi)含子構(gòu)建到增強子檢測系統(tǒng)中進行驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)該內(nèi)含子包含一個對低溫響應(yīng)的增強子。研究人員借助模式植物擬南芥，采取DNA片段截短分析策略，最終將該增強子精準鎖定到200個堿基的范圍，并將其命名為VInvIn2En。進一步試驗驗證了該增強子VInvIn2En的功能等同于整個大內(nèi)含子。
低溫誘導型增強子VInvIn2En是否對液泡轉(zhuǎn)化酶基因自身起調(diào)控作用呢？“為了揭開這個謎底，我們利用兩套多位點基因組編輯系統(tǒng)，分別對二倍體和四倍體馬鈴薯進行研究，結(jié)果VInvIn2En增強子缺失系低溫塊莖中液泡轉(zhuǎn)化酶基因的表達量均顯著下降，且油炸薯片顏色也明顯變淺。”朱曉彪說，這一結(jié)果有力地證實了該增強子VInvIn2En對液泡轉(zhuǎn)化酶基因自身起調(diào)控作用。
朱曉彪表示，研究發(fā)現(xiàn)的增強子VInvIn2En已提交申報美國專利，該項研究成果為研究植物逆境應(yīng)答相關(guān)基因的調(diào)控和適應(yīng)提供了很好的模型系統(tǒng)。
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