發現平衡植物糖濃度的關鍵技術- 改良水稻品種 抗氣候變遷!

本論文為全球首次發現高糖及缺糖能開啟與關閉基因表現的分子機制,以維持植物體內糖濃度的平衡,並且也與植物的生長需求、抵抗逆境及提高產量息息相關。當前全球各大洲因高溫及農業水資源匱乏,已對糧食生產造成嚴重衝擊。此技術可利用較易商業化的基因編輯技術來控制MYBS2及αAmy的表現,改良水稻及其他穀類的品種,增加作物生長效率,並足以耐各種逆境,維持糧食高產量。

植物維持生長所需的糖濃度,是透過兩個蛋白質-MYBS1及MYBS2互相競爭調控α-澱粉水解酵素(簡稱αAmy)的產生。在缺糖時,MYBS1促進αAmy的表現,分解澱粉為糖;而在高糖時,MYBS2進抑制α-Amy的產生。

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植物高糖的情況下,MYBS2蛋白質的第75個氨基酸被磷酸化,因此被送進細胞核,抑制MYBS1促進α-Amy的產生。缺糖的情況下,MYBS2蛋白質的第53個氨基酸被磷酸化,導致被送出細胞核,然後被一群GF14蛋白質抓住留在細胞質,使其無法再進入細胞核內與MYBS1競爭,因此MYBS1能夠促進α-Amy的產生。

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利用RNAi的方法,降低MYBS2的表現,水稻耐旱能力增加。反之,過量表現MYBS2,使水稻不耐旱。

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