Sojabohnen (Glycine max) sind eine wichtige Wirtschaftspflanze, die 28,7 % des weltweiten Pflanzenöls und 70,7 % des Proteinmehls liefert. Das Samengewicht wird normalerweise mit der Samengröße in Verbindung gebracht und ist eines der wichtigsten agronomischen Merkmale, das den Ertrag bestimmt. Allerdings ist das Verständnis der genetischen und molekularen Basis der Größen-/Gewichtskontrolle von Sojabohnensamen sehr begrenzt.
Forscher unter der Leitung von Prof. Zhang Jinsong vom Institut für Genetik und Entwicklungsbiologie (IGDB) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften berichteten kürzlich, dass das GmJAZ3-GmRR18a-GmMYC2a-GmCKXs-Modul samenbezogene Merkmale durch die Wechselwirkung zwischen Cytokinin und Jasmonat (JA ) Signalisierung in Sojabohnen.
Durch die Konstruktion des Gen-Coexpressionsnetzwerks wurde GmJAZ3 als Regulator der Samenentwicklung identifiziert und fungierte als transkriptioneller Repressor. Die Phänotypanalyse stabiler transgener GmJAZ3-Überexpression (OX)-Sojabohnenpflanzen zeigte, dass GmJAZ3 das Wachstum der Sojabohnenpflanze fördert, die Samengröße und das Samengewicht erhöht und die Lipid- und Proteinspiegel verändert.
Weitere Studien zeigten, dass GmJAZ3 die Genexpression von drei Cytokinin-Oxidase-Genen GmCKXs weitgehend hemmte. GmJAZ3 interagiert sowohl mit GmRR18a als auch mit GmMYC2a, um deren Aktivierung auf GmCKX für die Größen- und Gewichtskontrolle von Sojabohnensamen zu hemmen. GmRR18a aktiviert auch direkt die GmMYC2a-Genexpression. Das JAZ3 wurde während der Domestikation von Sojabohnen selektiert, und seine Orthologe aus anderen Pflanzen/Kulturen können auch Samengröße und -gewicht kontrollieren.
Diese Erkenntnisse definieren ein neuartiges molekulares Modul zur Samengewichts-/Größenkontrolle und bieten vielversprechende Ziele für die molekulare Züchtung von Sojabohnen für bessere Sameneigenschaften.
Die Forschung ist veröffentlicht in der Zeitschrift für Integrative Pflanzenbiologie.
Mehr Informationen:
Yang Hu et al., GmJAZ3 interagiert mit GmRR18a und GmMYC2a, um Sameneigenschaften in Sojabohnen zu regulieren, Zeitschrift für Integrative Pflanzenbiologie (2023). DOI: 10.1111/jipb.13494