文冠果是我国特有的木本油料植物,具有耐寒、耐旱、耐贫瘠等特性,是我国北方固沙保土、涵养水源和改善生态环境的优良经济树种。然而文冠果主要分布于中国水资源紧缺的“三北”地区,干旱已成为限制其适生区拓展、造林成活率、丰产优产的重要制约因素。
我所能源林研究室通过抗旱性和叶片蜡质含量差异较大的两个文冠果种质资源的基因表达差异分析,筛选到了显著差异表达的XsMYB30基因。XsMYB30的过表达增加了杨树叶片蜡质的积累,尤其是脂肪酸(C21)和烷醇(C26和C28)的含量,进而加强了转基因杨树的抗旱性。DAP-Seq技术显示与XsMYB30结合的基因主要富集在脂肪酸合成和代谢途径中;进一步分析发现XsMYB30可以特异性地结合到蜡质合成基因(XsFAR4、XsCER1和XsKCS12)、蜡质转运基因(XsLTPG1和XsLTP1)和脂肪酸合成基因XsKASIII的启动子上,调控其表达,进而影响蜡质积累和植物的抗旱性。研究发现XsMYB30是文冠果蜡质积累和抗旱性的重要调控因子,为耐旱文冠果品种的选育和适生区的拓展提供了理论依据。
图 干旱胁迫下XsMYB30调控文冠果叶片蜡质合成和转运的模式图
研究成果在线发表于Tree physiology,我所刘肖娟助理研究员为该论文第一作者,王利兵研究员为通讯作者。相关工作得到了国家自然科学基金(31870594,31901348)和国家“万人计划”青年拔尖人才项目的支助。(刘肖娟/林业所)
论文链接:https://doi.org/10.1093/treephys/tpae111