烟草膨胀素基因家族系统分析取得新进展
近日，中国农业科学院烟草研究所烟草功能基因组创新团队有关细胞壁多糖代谢膨胀素基因研究取得新进展，相关结果分别发表于《植物细胞报告（Plant Cell Reports）》、《分子遗传学和基因组学（Molecular Genetics and Genomics）》学术期刊上。
膨胀素（expansin）是一类能引起植物细胞壁松弛的蛋白质，它通过破坏纤维素微纤维之间或纤维素与其它细胞壁多糖之间的氢键，使细胞壁的结构变得疏松。膨胀素参与了一系列植物生长发育过程，如种子萌发、根的发育、茎的生长和茎节伸长、叶片发生和扩展、开花授粉、果实成熟、抗逆性等。研究表明，膨胀素基因的过量表达会导致细胞结构疏松、植物加速生长。自1992年首先在黄瓜下胚轴分离到膨胀素基因以来，到目前为止已在多种已完成基因组测序的植物尤其是农作物如水稻、玉米、大豆、番茄等中鉴定了该多基因家族，初步探明了其中一些膨胀素基因在参与作物性状发育中的分子机制，但在烟草上尚未对膨胀素基因家族进行系统的鉴定与分析。
烟草是我国重要的经济作物，细胞壁物质是烟叶组成的主要成分，细胞壁的结构与组成决定了烟叶的疏松程度，与烟叶的燃烧性、有害性及评吸性密切相关。如何改善烟叶细胞壁的结构和组成是提高烟叶品质及烟草减害降焦中最基础、最核心的内容之一。近年来，烟草功能基因组创新团队在系统总结植物尤其是农作物膨胀素基因在其生长发育过程中的作用的基础上，利用普通烟草基因组数据库信息，对烟草膨胀素基因家族进行了系统分析，共鉴定了烟草中的36个NtEXPAs、6个NtEXPBs、3个NtEXLAs和7个NtEXLBs亚家族基因，分析了其基因结构、进化关系及基因启动子区可能存在的顺式作用元件（cis-element）和调控基因表达的反式作用因子，通过表达芯片和qRT-PCR分析发现了烟草叶片或衰老叶片中特异性高表达的膨胀素基因NtEXPA11、NtEXPB3、NtEXLA1、NtEXLB2等。后续，该团队将从分子水平上挖掘参与烟叶细胞壁代谢的细胞膨胀素代谢途径中的关键基因，通过调控膨胀素基因的表达来改善细胞壁的结构，提高烟叶的疏松性，以期从烟叶降焦减害入手，解决产业重大问题，从源头上创新烟草降焦减害新技术、新种质。
该研究得到中国农业科学院科技创新工程、国家自然科学基金面上项目等支持，研究生Prince Marowa和丁安明博士为两篇文章第一作者，孔英珍研究员为通讯作者。
