華中農(nóng)業(yè)大學(xué)揭示BnaNTT1調(diào)控油菜代謝和生長(zhǎng)的分子機(jī)制

植物細(xì)胞內(nèi)質(zhì)體與細(xì)胞質(zhì)之間交換ATP/ADP的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白為核苷酸三磷酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（nucleotide triphosphate transporter，NTT），它負(fù)責(zé)從胞質(zhì)中轉(zhuǎn)運(yùn)ATP進(jìn)入質(zhì)體，交換等量的ADP，維持質(zhì)體內(nèi)ATP/ADP的動(dòng)態(tài)平衡，滿足質(zhì)體內(nèi)脂肪酸和氨基酸合成等ATP依賴的代謝活動(dòng)。植物中NTT是否結(jié)合并轉(zhuǎn)運(yùn)胞質(zhì)ATP進(jìn)入質(zhì)體的研究鮮有報(bào)道，NTT調(diào)控植物生長(zhǎng)和代謝的分子機(jī)制也尚不清楚。

7月12日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)油菜團(tuán)隊(duì)在《Cell Reports》上發(fā)表了題為“BnaNTT1 modulates ATP homeostasis in plastids to sustain metabolism and growth”的研究論文。該研究闡明了轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白BnaNTT1在調(diào)控油菜代謝和生長(zhǎng)中的功能和分子機(jī)制。該研究首先證實(shí)了BnaNTT1蛋白定位于葉綠體內(nèi)膜上，通過(guò)在體外表達(dá)蛋白，利用NanoDSF、SPR技術(shù)以及分離油菜葉片質(zhì)體進(jìn)行代謝物的檢測(cè)，證明BnaNTT1可以結(jié)合ATP，將胞質(zhì)ATP轉(zhuǎn)運(yùn)到質(zhì)體中，并將ADP交換到細(xì)胞質(zhì)中。研究表明，突變BnaNTT1降低了胞質(zhì)中的糖酵解效率，同時(shí)降低了葉綠體中DGDG、MGDG和PG等脂類代謝物的含量，導(dǎo)致類囊體結(jié)構(gòu)缺陷，降低了光合效率并導(dǎo)致油菜生長(zhǎng)緩慢，種子中含油量也顯著下降。超量表達(dá)BnaNTT1引起質(zhì)體內(nèi)ATP含量升高，胞質(zhì)中ADP含量升高，胞質(zhì)中ADP/ATP比值上升促進(jìn)了糖酵解效率。質(zhì)體中升高的ATP水平可能提高了AGPase的活性，促進(jìn)了淀粉的生成。種子質(zhì)體中升高的ATP提高了脂肪酸的合成速率，進(jìn)而促進(jìn)了種子中油脂積累。該研究揭示了油菜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白BnaNTT1通過(guò)將胞質(zhì)ATP轉(zhuǎn)運(yùn)到質(zhì)體以維持油菜代謝和生長(zhǎng)并促進(jìn)脂質(zhì)合成的生化與分子機(jī)制，為油菜高產(chǎn)高油育種提供了靶基因。