LEC1在大豆種子發(fā)育過程中發(fā)揮核心調(diào)控功能的分子基礎(chǔ)（2020.1.7 Plant Biotechnology Journal）

LEC1是調(diào)控種子發(fā)育的核心轉(zhuǎn)錄因子，它在種子的不同發(fā)育時期調(diào)控不同的發(fā)育過程，其中包括胚胎形態(tài)建成，光合作用，激素合成與傳導，以及種子大分子物質(zhì)的積累等，但是LEC1是如何參與調(diào)控大豆的種子不同發(fā)育時期的機制尚不清楚。

近日，加州大學植物生物學系和分子細胞與發(fā)育生物學系的Robert B. Goldberg教授和John J. Harada在PNAS上發(fā)表了題為“Combinatorial interactions of the LEC1 transcription factor specify diverse developmental programs during soybean seed development”的研究文章。該文章報道了大豆中LEC1與特定的轉(zhuǎn)錄因子相互作用調(diào)控不同的基因集，從而影響種子不同的發(fā)育進程。

在擬南芥中有大量的報道關(guān)于LEC1與LEC1-LIKE、ABA INSENSITIVE3 （ABI3）， FUSCA3 （FUS3）， BASIC LEUCINE ZIPPER （bZIP） TFs相互作用調(diào)控植物發(fā)育。作者基于擬南芥的先前研究，假設(shè)LEC1可能與其他TF共同參與調(diào)節(jié)種子不同發(fā)育階段的基因。并且集中關(guān)注了三種可能與LEC1有互作的三個轉(zhuǎn)錄因子bZIP67，AREB3，ABI3，作者通過結(jié)合Chip-seq和RNA-seq數(shù)據(jù)分析出這四個轉(zhuǎn)錄因子的靶標基因。并對這些基因進行GO分析，發(fā)現(xiàn)這四個轉(zhuǎn)錄因子存在大量相同的生物學功能。同時還發(fā)現(xiàn)這四種轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控下游的基因也存在大量重疊，通過對這些轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控的基因數(shù)目進行分類，可以將其為四類，L（只有LEC1）， LA（LEC1與AREB3）， LAZ（LEC1，AREB3， bZIP67）和 LAZA（LEC1，AREB3， bZIP67和AB13）。研究發(fā)現(xiàn)它們是具有組合調(diào)控作用，也就意味著LEC1是與其他轉(zhuǎn)錄因子共同調(diào)控參與種子發(fā)育。

作者同時發(fā)現(xiàn)上述LA，LAZ，LAZA靶標基因的TF結(jié)合位點距離非常接近，存在順式調(diào)控模塊（CRM）。通過對這些CRM分別構(gòu)建載體進行原生質(zhì)體轉(zhuǎn)化，發(fā)現(xiàn)其對于轉(zhuǎn)錄有促進作用，所以作者認為這些CRM具有轉(zhuǎn)錄激活功能，能夠在種子發(fā)育過程中激活LEC1目標基因的轉(zhuǎn)錄。

綜上LEC1能夠和不同的TFs組合共同調(diào)節(jié)大豆種子的發(fā)育過程。這項研究讓人們對于LEC1這個種子中核心的轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控機制有了更深入的了解，能夠為育種工作打下理論基礎(chǔ)。