羟基类固醇脱氢酶2（Hydroxysteroid dehydrogenase 2）和羟基类固醇脱氢酶3（Hydroxysteroid dehydrogenase 3）在十字花科植物中独立进化，它们的作用主要在于种子油脂的积累，而非植物的生长发育

《International Journal of Biological Macromolecules》：Hydroxysteroid dehydrogenase 2 and Hydroxysteroid dehydrogenase 3 evolved independently in Brassicales and play roles in seed oil accumulation rather than plant growth and development

　　

陈傲宇|宋欢|赵翠竹|张萌

摘要

羟基类固醇脱氢酶1（HSD1）被认为在拟南芥中激活油菜甾醇的合成。其他HSD酶是否具有功能冗余或分化作用尚不清楚。本研究调查了近40种被子植物中HSD家族的进化关系和基因复制事件。HSD2/3支系仅存在于十字花科植物中，与其他支系之间没有可检测到的同源关系。与野生型相比，HSD2和HSD3的单基因或双基因敲除对植物的生长发育没有显著影响。然而，单基因突变体的种子油含量增加了6.7%至11.6%，脂肪酸组成也发生了变化，例如油酸含量增加了17.5%至27.9%。此外，双基因突变体的种子油含量和脂肪酸组成变化与单基因突变体相似，但变化幅度更大。HSD2/3的组成型过表达对植物的生长发育也没有影响。值得注意的是，这些突变体的种子油含量和脂肪酸组成与野生型相反。进一步研究表明，HSD3在种子中的特异性表达对种子油含量和脂肪酸组成的影响与HSD3的组成型过表达效果相似。HSD2/3蛋白的类固醇结合结构域比HSD1短，这表明HSD2和HSD3可能具有不同的功能。此外，HSD2和HSD3在调节种子油积累方面表现出功能冗余。