近日，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)陳慶山團(tuán)隊(duì)趙瑩副教授在JIPB期刊上發(fā)表題為“The GmGT-2F, a Trihelix transcription factor, regulates seed oil content by directly activating GmAGAL transcription in soybean”的研究成果。東北農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后李雙哲、副教授崔一凡、博士生劉洋為論文共同第一作者，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)趙瑩副教授為論文的通訊作者。

研究人員通過全基因組分析鑒定到大豆Trihelix家族成員GmGT-2F，該基因定位于細(xì)胞核，且在種子發(fā)育中后期特異性高表達(dá)。利用CRISPR-Cas9技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)制了GmGT-2F敲除突變體（gmgt-2f）和過表達(dá)株系（GmGT-2F-OE）。過表達(dá)GmGT-2F顯著提高種子含油量（增幅4.71%–7.37%），且油酸、亞油酸等不飽和脂肪酸含量顯著增加；敲除GmGT-2F則使含油量下降8.76%–11.11%，但種子蛋白質(zhì)含量和粒重顯著提升。電鏡觀察顯示，GmGT-2F-OE株系種子油體數(shù)量增多，蛋白儲(chǔ)存液泡減少，反之亦然，證實(shí)其在油分與蛋白積累平衡中的關(guān)鍵作用。

通過RNA-seq與DAP-seq聯(lián)合分析，鑒定到GmGT-2F的下游靶基因GmAGAL，該基因編碼α-半乳糖苷酶。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證表明，GmGT-2F直接結(jié)合GmAGAL啟動(dòng)子的M1（GAGAAGAC）和M2（AAGAAAAAAG）基序，激活其轉(zhuǎn)錄。GmAGAL敲除株系（gmagal）及雙敲除株系（gmgt-2f/gmagal）的α-半乳糖苷酶活性顯著降低，種子含油量同步下降，證實(shí)GmAGAL是GmGT-2F調(diào)控通路的核心下游基因。代謝組分析表明，GmGT-2F通過調(diào)控GmAGAL活性，可能影響蔗糖生成與分配，進(jìn)而調(diào)控油脂合成關(guān)鍵基因GmWRI1的表達(dá)。酵母雙雜交、BiFC、CO-IP、Pull-down，LUC等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，GmCYP2蛋白可與GmGT-2F相互作用，抑制其對(duì)GmAGAL的轉(zhuǎn)錄激活能力，形成調(diào)控通路的負(fù)反饋機(jī)制。