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微生物所叶健课题组等过表达油棕基因EgMYB4的罗勒提高产精油15-20倍
2017-12-05 | 作者: | 【 】 【打印】【关闭
    现代农业的集约化经营和农药等化学试剂的大量使用,世界上的蜜蜂等多数授粉昆虫正在逐渐减少,这些昆虫大军给我们的作物授粉,如果它们消失了,我们喜爱的大部分食物也都会跟着消失。油棕(Elaeis guineensis)属多年生单子叶植物,原来高度依赖于人工授粉和风媒,授粉效果差,产量低。自上世纪80年代东南亚国家成功从非洲引种一种授粉昆虫象鼻虫(Elaeidobius kamerunicus)后,大大提高了生产率,节约了劳动力成本,单株产量提高了30-40%,异地引种授粉昆虫或许能够为现代农业提供参考。作为一个群体,象鼻虫因与油棕开花紧密相关而为人所知,它们作为传粉者的历史可追溯到距今1350万~1800万年前的侏罗纪和白垩纪时代,被认为是最古老的传粉昆虫之一,但其与油棕花之间的特异识别和调控机制,却知之甚少。中国科学院微生物所叶健课题组联合新加坡印度尼西亚和美国等多个实验室的科研人员进行合作研究,揭示了调控油棕合成次生代谢物吸引象鼻虫授粉行为的分子机制。

项目组通过对商业上主要推广油棕品种厚果壳(Dura)的基因组进行了测定,完成了高产母本厚壳Dura基因组的高质量的序列测定和多个种质资源的基因组重测序以及进化分析DNA Research 2016);利用转录组分析和转基因技术研究了油棕高产油的杂种优势的分子机制 (Scientific Reports 2017)。进而结合油棕花的挥发性代谢产物成分和象鼻虫授粉行为学分析,鉴定了一种仅在油棕雄花中合成的苯丙脂类化合物甲基胡椒酚,具有高效的吸引象鼻虫进行授粉行为的作用。在前期对油棕基因组进行初步解析的基础上,利用转录组学和生化功能分析,发现了甲基胡椒酚合成通路合成酶系的一系列基因以及调控木质素和苯丙脂类化合物合成的开关基因-EgMYB4。通过将该油棕基因EgMYB4在双子叶香精精油(Fragrance and Flavor F&F)作物罗勒中表达,提高了F&F植物合成苯丙脂类化合物能力高达15-20倍。不仅从功能上解析了油棕与授粉昆虫特异识别的重要化合物—甲基胡椒酚合成和调控通路,也为利用植物作为生物反应器生产高附加值工业产品,提供了新的思路和重要基因元件。相关工作在线发表于植物学国际刊物BMC Plant Biology 201717:219)。这些研究得到植物基因组学国家重点实验室等项目的资助。



     图利用转基因表达油棕基因EgMYB4的罗勒提高产精油15-20倍。


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