酵母文库酵母双杂交筛选转录组测序发现小麦面包品质的调控机制热

　　前言
　　普通小麦（TriticumaestivumL。）是一种具有独特加工品质的重要粮食作物。其独特的加工质量来源于小麦种子贮藏蛋白（SSPs），包括麦胶蛋白和谷氨酸蛋白（即谷蛋白），其中麦胶蛋白可以增强面团的粘性，而谷蛋白可以增强面团的弹性。SSP含量（即籽粒蛋白质含量；GPC）和组成是影响小麦加工质量的关键因素，从而影响小麦价格。因此，阐明介导SSP合成的机制是有必要的。
　　小麦谷蛋白由高分子量谷蛋白亚基（HMWGS）和低分子量谷蛋白亚基（LMWGS）组成，小麦SPA（storageproteinactivator）蛋白可以激活小麦HMWGS和LMWGS相关基因的转录，促进SSP积累。而小麦SPR（storageproteinrepressor）蛋白，属于NAC家族的TF，可以抑制SSP蛋白积累。
　　2022年7月，四川农业大学研究团队在InternationalJournalofMolecularSciences上发表了题为“TheQAlleleIncreasesWheatBreadMakingQualitybyRegulatingSPAandSPR”的研究论文，该研究发现了一个由错义突变产生的新的Q等位基因Q，通过性状分离观察发现单基因座的突变，影响了小麦穗密度和株高等性状，通过酵母双杂交筛选和转录组测序等实验，发现Q可以影响Q蛋白与SPA间的相互作用，并通过抑制SPR表达增加小麦SSP蛋白积累，提高面包品质。
　　本研究作者通过对比野生型小麦和普通小麦突变株系，发现突变株较野生型小麦矮、穗密度更高，但穗数、粒数、分蘖数没有显著差异。通过F2代分离比以及与突变体比较等，发现突变性状是由单基因座Cp5控制的。通过对的Q基因克隆，序列比对和表达分析，发现在miRNA172结合区位点附近存在1个错义突变，产生的新的Q等位基因被命名为Q，且表达量高于野生型中的Q等位基因。对蛋白结构分析发现，相比Q蛋白，Q存在更多的氨基酸残基，可以在改变区域形成一个螺旋。
　　为了确定Q是否影响小麦加工质量，研究者比较了和WT的质量相关参数，发现的GPC值、湿面筋含量和Zeleny沉降值均高于WT，粒型小于WT，的平均面包体积比WT大20等。
　　为阐明Q基因对小麦面包品质影响的机制，研究者以Q蛋白为诱饵通过酵母杂交筛选开花后14天小麦种子文库，结果共筛选到6个与Q蛋白互作的转录因子，其中1个为SPA。进一步研究发现，Q与SPA间的相互作用弱于Q蛋白与SPA的互作强度，且Q到Q的突变增强了SPA对LMWGS基因表达的激活作用。
　　此外，通过分析和WT的转录组数据，发现SPR表达量在两个样本间存在显著差异，说明Q蛋白通过调节SPR的表达来调控SSP基因的表达，通过qRTPCR对此进行了验证。
　　Q等位基因对小麦性状及面包品质的影响
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