《Plant Physiology and Biochemistry》：A MADS-box transcription factor, XsMADS1 promotes fatty acid synthesis of seed kernels in Yellowhorn (
Xanthoceras sorbifolium) by targeting
XsSAD1/XsKCS1
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本研究针对文冠果种子中油酸和神经酸合成调控机制不清的关键问题，揭示了MADS-box转录因子XsMADS1通过结合XsSAD1/XsKCS1启动子MBS元件，正向调控这两个关键基因表达，从而促进油酸（增加37.3%）和神经酸（增加31.4%）合成的新机制，为高油品质文冠果遗传改良提供了理论靶点。
在大自然丰富的植物宝库中，文冠果（Xanthocras sorbifolium）作为一种极具开发价值的木本油料树种脱颖而出。其种仁富含油脂，其中高价值的油酸（C18:1Δ9）和神经酸（C24:1Δ15）尤为引人注目。神经酸作为神经髓鞘的重要组成部分，对预防神经退行性疾病具有关键作用，而文冠果籽油被认为是38种植物中较好的神经酸来源。然而，尽管XsSAD1和XsKCS1基因被推测分别参与油酸和神经酸的合成途径，但其具体的分子调控机制却如同一个未解之谜，限制了通过遗传手段改良文冠果油脂品质的进程。
为了解决这一科学问题，山东农业大学林业学院的研究团队在《Plant Physiology and Biochemistry》上发表了他们的最新研究成果。研究人员发现，XsSAD1的表达水平与油酸含量呈显著正相关（R2=0.2547），而XsKCS1的表达水平与神经酸含量显著正相关（R2=0.209）。更为重要的是，他们鉴定到一个MADS-box转录因子XsMADS1，其表达不仅与XsSAD1和XsKCS1的表达水平高度相关，还能直接调控这两个关键基因的转录表达。
关键技术方法
研究以文冠果栽培种'山优1号'不同发育阶段（花后50-90天）的种子为材料，采用病毒诱导基因沉默（VIGS）技术在文冠果种子中敲低XsSAD1、XsKCS1和XsMADS1基因表达；通过拟南芥异源过表达验证基因功能；利用酵母单杂交（Y1H）和电泳迁移率变动分析（EMSA）验证XsMADS1与靶基因启动子的结合；采用双荧光素酶报告系统检测XsMADS1对靶基因启动子的转录激活活性。
XsSAD1和XsKCS1促进脂肪酸积累
研究人员通过VIGS技术成功降低了文冠果种子中XsSAD1和XsKCS1的表达水平，发现脂肪含量分别下降了1.6%和2.8%。相反，在拟南芥中过表达XsSAD1使油酸含量增加了37.3%，过表达XsKCS1使神经酸含量增加了31.4%。这些结果明确证实了XsSAD1和XsKCS1在脂肪酸合成中的关键作用。
XsMADS1的鉴定与功能分析
通过相关性分析，研究人员发现MADS-box转录因子XsMADS1的表达与XsSAD1和XsKCS1的表达高度相关。亚细胞定位显示XsMADS1定位于细胞核。VIGS实验表明，沉默XsMADS1会导致文冠果种子脂肪酸含量降低2.1%，说明该转录因子在油脂积累中起正向调控作用。
XsMADS1直接调控XsSAD1和XsKCS1的表达
深入研究揭示了XsMADS1的作用机制：该转录因子能够结合到XsSAD1和XsKCS1启动子区的MBS元件上。酵母单杂交实验证明XsMADS1与这两个基因的启动子存在直接相互作用，EMSA实验进一步证实了这种结合的特异性。双荧光素酶报告系统检测表明，XsMADS1能够显著增强XsSAD1和XsKCS1启动子的转录活性。
研究结论与意义
该研究首次揭示了文冠果中XsMADS1-XsSAD1/XsKCS1分子模块调控脂肪酸合成的完整通路。XsMADS1通过结合XsSAD1和XsKCS1启动子区的MBS元件，正向调控这两个关键基因的表达，从而促进油酸和神经酸的合成与积累。
这一发现不仅丰富了植物油脂合成调控的理论框架，更重要的是为通过遗传工程手段改良文冠果油脂产量和品质提供了新的靶点和思路。由于文冠果遗传转化体系尚不成熟，该研究的后续重点将放在建立和完善文冠果遗传转化系统上，为高油品质文冠果品种的培育奠定坚实基础。
