中科院遗传发育所王国栋研究组在大豆种子萌发研究中取得新进展

大豆（Glycine max (L.) Merrill.）属豆科(Leguminosae)、蝶形花亚科(Papilionozdeae)、大豆属植物，属内分为Glycine和Soja两个亚属，原产中国。现有大豆种质资源丰富，有适应于热带、温带、高低纬度地区广泛种植的多个品种。除了人们所熟知的蛋白和油脂，大豆籽粒中还含有丰富的，对人体健康有益的特异性代谢物（Plant specialized metabolites）如大豆皂苷。根据羟基修饰基团的不同，大豆皂苷可主要分为A类、B类和DDMP类。先前的研究表明，大豆中苦涩味的主要来源即为A类皂苷，A类皂苷C-22位末端糖的乙酰基是导致苦味的直接原因。因此，在大豆食品实际生产中常会去除富含A类皂苷的籽粒胚轴；大豆育种工作者致力于筛选A类皂苷完全缺失，或含有未乙酰化修饰A类皂苷的大豆品系。但到目前为止，关于大豆皂苷A乙酰基转移酶（Soyasaponin acetyltransferase; GmSSAcT）的编码基因尚未见报道。

中国科学院遗传与发育生物学研究所王国栋研究组利用基因共表达分析从大豆103个BAHD类酰基转移酶成员中确定GmSSAcT1为候选基因。体外生化分析表明GmSSAcT1可以利用去乙酰化的Aa和Ab大豆皂苷为底物连续催化三步或四步乙酰化反应生成大豆皂苷Aa和Ab。需要指出的是，本研究并没有发现GmSSAcT1具有先前报道的可以催化异黄酮丙二酰化反应。而且进化树分析和蛋白结构模拟表明GmSSAcT1的新功能来源于大豆异黄酮丙二酰基转移酶的基因复制和功能分化。利用Cas9技术构建的突变体材料Ab类大豆皂苷几乎检测不到，而去乙酰化的大豆皂苷则显著提高。ssact1突变体纯合材料均表现出种子不萌发，也可以进一步解释为什么前期大规模突变体筛选并没有获得富含未乙酰化修饰A类皂苷的大豆株系。研究结果在进一步完善大豆籽粒中A类大豆皂苷生物合成认识的基础上，为进一步培育含有未乙酰化修饰A类皂苷（苦味降低）的大豆品系奠定基础。

研究成果于8月7日以题为“A recently evolved BAHD acetyltransferase, responsible for bitter soyasaponin A production, is indispensable for soybean seed germination”论文形式发表在Journal of Integrative Plant Biology杂志。已经毕业的苑佳和马丽雅博士为该论文的第一作者，王国栋研究员为通讯作者。遗传发育所的田志喜、周奕华和孟文祥研究员也参与了该项研究工作。该研究得到了国家重点研发计划以及中国科学院重点部署项目的资助。

图: GmSSAcT1负责催化A型大豆皂苷乙酰化和种子的正常萌发

来源：中科院遗传发育所

转自：“植物研究进展”微信公众号

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