作物直鏈淀粉含量高低影響抗性淀粉含量，直鏈淀粉經(jīng)過濕熱處理后會回生老化，易形成難以被淀粉酶水解的抗性淀粉。煙葉生長發(fā)育過程中，抗性淀粉與直鏈淀粉含量存在顯著正相關(guān)關(guān)系，煙葉烘烤過程中抗性淀粉不易被降解，對烤后煙葉品質(zhì)有不利影響。煙葉中抗性淀粉含量受植煙環(huán)境、烘烤措施顯著影響，目前對于煙草抗性淀粉合成的功能基因研究較少。近日，國家煙草基因研究中心和云南中煙、湖南中煙聯(lián)合攻關(guān)，對煙草抗性淀粉合成調(diào)控相關(guān)基因開展了全基因組挖掘和功能驗證研究，相關(guān)研究論文“Analysis of the starch synthase gene family reveals that NtGBSS2 positively regulates resistant starch synthesis and enhances drought resistance in tobacco (Nicotiana tabacum L.)”，在國際農(nóng)林科學(xué)期刊《Industrial Crops and Products》（中科院1區(qū)，影響因子5.6）在線發(fā)表。

研究團隊基于煙草全基因組數(shù)據(jù)信息，在栽培煙草中鑒定出15個淀粉合成酶基因。對煙草淀粉合成酶家族進行系統(tǒng)進化與表達譜分析發(fā)現(xiàn)，該家族成員可劃分為5個亞家族，片段重復(fù)和純化選擇是煙草淀粉合成酶基因進化的主要驅(qū)動因素。與單子葉植物不同，煙草GBSS基因均屬于GBSSⅡ亞家族，且在煙草新葉與子房中高表達，并顯著響應(yīng)干旱脅迫。NtGBSS2-TF-miRNA-蛋白全基因組互作調(diào)控網(wǎng)絡(luò)顯示，NtGBSS2與淀粉代謝途徑中的多個蛋白存在互作關(guān)系。研究證實NtGBSS2是影響煙草抗性淀粉合成的關(guān)鍵基因，NtGBSS2基因過表達顯著增加煙草抗性淀粉含量，而基因編輯材料則減少了抗性淀粉產(chǎn)生，過表達NtGBSS2基因的煙草植株亦對干旱脅迫表現(xiàn)出較強的耐受性。利用酵母雙雜篩庫等分子實驗技術(shù)，研究發(fā)現(xiàn)NtGBSS2與響應(yīng)干旱脅迫相關(guān)的NtAIV2和NtHsp40蛋白存在分子互作關(guān)系，據(jù)此構(gòu)建和豐富了煙草抵御干旱脅迫的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。該研究鑒定了控制煙草抗性淀粉合成的新基因NtGBSS2，為培育低抗性淀粉功能型煙草品種提供了重要遺傳資源。

該研究是由鄭州煙草研究院青年人才托舉工程、中國煙草總公司煙草基因組計劃與生物育種重大科技項目和河南省科技攻關(guān)等項目資助完成。國家煙草基因研究中心徐馨為論文第一作者，云南中煙技術(shù)中心高茜和國家煙草基因研究中心楊軍為通訊作者。

煙草淀粉合成酶系統(tǒng)進化分析

NtGBSS2提高煙草抗旱性與機制解析