2014年05月21日

植物如何调节细胞壁中的糖沉积

  最终,研究人员希望设计生物能源作物以积累大量易于使用的糖类。来自五大湖生物能源研究中心的研究人员在模型绿叶草中确定了糖生产过程的主要部分。他们发现了一种因子,可以打开和关闭基因。该基因触发糖的合成,称为混合连接葡聚糖(MLG)。表征由该因子调节的下游基因提供了植物如何产生MLG的见解。该信息对于克服与工程设备相关的生长缺陷以产生大量MLG至关重要。

  为了从草或其他植物制造燃料,科学家们经常关注某些糖类,如混合连接葡聚糖。了解产生和重组这些糖的基因应该能够更好地理解草高粱生物能源如何在细胞壁中储存糖。有了这些信息,大湖生物能源研究中心的研究人员旨在设计高粱等生物能源作物,以便在茎中积累大量的糖。他们的目标是在不植物生长的情况下进行。

  混合连锁葡聚糖(MLG)是一种富含能量的多糖,在一些草胚乳细胞壁中以高水平存在,在其他组织中以较低的量存在。纤维素合成酶样F和纤维素合成酶样H基因合成MLG,但不知道其他基因是否参与MLG的生产和重组。使用模型草Brachypodium distachyon,GLBRC研究人员发现了一种三螺旋家族因子(BdTHX1),它与BdCSLF6基因高度共表达,似乎有助于调节MLG生物合成。他们表明,BdTHX1蛋白可以高亲和力结合BdCSLF6以及BdXTH8,后者编码草性内转葡糖基酶,这是一种参与细胞壁结构的酶。

  研究小组发现BdXTH8优先与MLG和木葡聚糖相互作用,这表明它可能介导它们在植物组织中的结合。此外,从过表达BdTHX1的细胞中生长的B. distachyon芽显示异常生长和早期死亡。这些结果表明因子BdTHX1可能通过调节BdCSLF6和BdXTH8的表达在MLG生物合成和重组中起重要作用。这种知识将有助于工程生物能草高粱在其茎组织中积累大量的MLG。