文獻(xiàn)題目：OsMYB94 functions as a master regulator of metabolic pathways associated with rice caryopsis maturation and quality formation

發(fā)表期刊：New Phytologist

影響因子：8.7

物種：水稻

發(fā)表時(shí)間：2026年6月1日

發(fā)表單位：上海交通大學(xué)

藍(lán)景科信提供：DAP-seq技術(shù)服務(wù)

主要研究?jī)?nèi)容

稻米品質(zhì)是決定其市場(chǎng)價(jià)值與消費(fèi)者接受度的關(guān)鍵農(nóng)藝性狀，也是優(yōu)質(zhì)水稻育種的重要目標(biāo)。水稻穎果品質(zhì)受遺傳背景與環(huán)境條件的共同影響，其品質(zhì)性狀能否在不同年份、種植季節(jié)穩(wěn)定表達(dá)是評(píng)判品種優(yōu)劣的重要標(biāo)準(zhǔn)，目前調(diào)控這一穩(wěn)定性的遺傳基礎(chǔ)及環(huán)境響應(yīng)通路尚不清晰。稻米品質(zhì)通常劃分為外觀品質(zhì)（AQ）、蒸煮食味品質(zhì)（ECQ）、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)（NQ）及加工品質(zhì)（MQ）四個(gè)維度，各維度間存在密切關(guān)聯(lián)。現(xiàn)有研究主要集中于粒型、淀粉與貯藏蛋白合成及堊白形成等單一性狀的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制，然而，針對(duì)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和蒸煮食味品質(zhì)，尤其是籽粒表皮光澤度等性狀的分子調(diào)控模塊仍未見深入報(bào)道。

本研究以R2R3-MYB家族轉(zhuǎn)錄因子OsMYB94為研究對(duì)象，通過(guò)CRISPR-Cas9技術(shù)獲得osmyb94功能缺失突變體。表型與代謝檢測(cè)顯示，osmyb94突變體籽粒灌漿不足，糊粉層與種皮層變薄，籽粒光澤降低、堊白加重；表皮蠟質(zhì)、中長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸、淀粉、甘油三酯積累量顯著降低，證明OsMYB94正向調(diào)控水稻穎果成熟進(jìn)程及多維度品質(zhì)性狀的協(xié)同形成。

為解析OsMYB94分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，本研究通過(guò)DAP-seq分析，獲得3375個(gè)OsMYB94特異性結(jié)合峰，對(duì)應(yīng)5622個(gè)靶基因，其中28.5%的結(jié)合峰定位于基因轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)上游的啟動(dòng)子區(qū)域；同時(shí)鑒定出CCTAAC、CAACTAA等R2R3-MYB家族經(jīng)典保守結(jié)合基序及多條新型結(jié)合基序。GO與KEGG功能富集分析顯示，靶基因顯著富集于脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、脂肪酸延伸、蠟質(zhì)合成、次生代謝、淀粉蔗糖代謝等與籽粒發(fā)育、品質(zhì)形成密切相關(guān)的通路。進(jìn)一步通過(guò)DAP-seq與RNA-seq數(shù)據(jù)聯(lián)合分析，篩選出OsLTP5、OsLTPL12兩個(gè)關(guān)鍵脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白候選靶基因，確定14–28DAP是OsMYB94調(diào)控脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵發(fā)育窗口期。經(jīng)酵母單雜交、雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)和ChIP-qPCR實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)，OsMYB94可特異性結(jié)合并激活OsLTP5、OsLTPL12啟動(dòng)子。細(xì)胞學(xué)、生理與遺傳試驗(yàn)表明，OsMYB94通過(guò)靶向調(diào)控OsLTP5、OsLTPL12的表達(dá)，調(diào)控表皮蠟晶沉積、胞內(nèi)中長(zhǎng)鏈脂肪酸積累，維持籽粒表層脂質(zhì)屏障與胚乳油脂穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而影響灌漿、糊粉層與種皮發(fā)育；OsLTP5與OsLTPL12功能協(xié)同且存在分工，其中OsLTPL12特異性決定籽粒光澤，二者共同調(diào)控蠟質(zhì)、不飽和脂肪酸積累，影響籽粒堊白、光澤與整精米率。

綜上，OsMYB94是調(diào)控水稻穎果成熟的核心轉(zhuǎn)錄因子，可協(xié)同激活多條代謝通路正向改良稻米綜合品質(zhì)；本研究解析了OsMYB94-OsLTP5/OsLTPL12功能調(diào)控模塊，為水稻優(yōu)質(zhì)性狀的定向遺傳改良提供了新型基因資源與理論支撐。

圖1. 利用DAP-seq全基因組鑒定OsMYB94的結(jié)合位點(diǎn)與結(jié)合基序，并聯(lián)合RNA-seq篩選水稻穎果中OsMYB94的直接靶基因。（a）DAP-seq兩次重復(fù)篩選得到高置信度的OsMYB94結(jié)合位點(diǎn)。（b）OsMYB94結(jié)合峰基因組區(qū)域分布。（c）結(jié)合峰位于啟動(dòng)子區(qū)的靶基因KEGG富集情況。（d）通過(guò)DAP-seq從頭預(yù)測(cè)得到的DNA結(jié)合基序及其對(duì)應(yīng)E值。（e）轉(zhuǎn)錄組下調(diào)基因與DAP-Seq靶基因交集分析。（f）交集基因KEGG富集。（g）17個(gè)核心靶基因在5個(gè)穎果成熟時(shí)期的表達(dá)熱圖。

圖2. 敲除OsLTP5、OsLTPL12可復(fù)刻osmyb94突變體籽粒光澤缺陷表型。（a、b）雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)，證實(shí)OsMYB94能夠激活OsLTP5與OsLTPL12基因啟動(dòng)子。（c）酵母單雜交（Y1H）實(shí)驗(yàn)，證明OsMYB94可結(jié)合OsLTP5、OsLTPL12的啟動(dòng)子序列。（d）DAP-seq測(cè)序結(jié)果，OsMYB94在這兩個(gè)基因啟動(dòng)子位置有明顯富集峰，鎖定后續(xù)ChIP驗(yàn)證的具體片段P1~P4。（e）ChIP-qPCR實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，OsMYB94蛋白只特異性結(jié)合P1（OsLTP5）、P3（OsLTPL12）區(qū)段。（f~l）對(duì)兩個(gè)靶基因敲除株系開展功能回補(bǔ)驗(yàn)證，依次觀測(cè)成熟籽粒表型光澤（f）、籽?；叶戎担╣）、RGB色澤指數(shù)（h）、堊白率（i）、堊白度（j）、表皮蠟質(zhì)總含量（k）、中長(zhǎng)鏈脂肪酸含量（l）。

藍(lán)景科信核心服務(wù)體系涵蓋DAP-seq、RNA-seq及ChIP-seq、ATAC-seq等組學(xué)技術(shù)，同時(shí)配套EMSA、Dual-LUC、Y1H、ChIP-qPCR等下游驗(yàn)證方案，并提供蛋白Pull-down、Y2H、Co-IP等全套蛋白互作服務(wù)。打造“組學(xué)檢測(cè)—功能驗(yàn)證—互作分析"一站式轉(zhuǎn)錄因子研究解決方案，支撐科研工作高效推進(jìn)！