陈庆山课题组在大豆油脂合成研究中取得新进展

大豆是世界上重要的粮油经济作物，为人类生活提供所需的植物蛋白和食物油。三酰甘油 (Triacylglycerol, TAG) 是大豆油分的主要贮存形式，它可应用于轻工业和生物燃料等领域。TAG的生物合成是以三磷酸甘油 (Glycerol-3-phosphate, G3P) 为前体物质，在内质网酰基转移酶作用下通过三步酰化反应而生成，此过程被称为G3P途径 (亦称Kennedy途径)。在高等植物中，G3P可由3-磷酸甘油脱氢酶 (G3P Dehydrogenase, GPDH) 催化糖酵解途径产生的磷酸二羟丙酮(DHAP) 生成。目前除了模式植物拟南芥和一些藻类，GPDH基因家族在其他高等植物中研究报道较少，对他们的功能尚缺乏全面深入的了解。

JIPB近日在线发表了bat365在线登录入口陈庆山课题组题为“Enhanced production of seed oil with improved fatty acid compositionby overexpressing NAD+-dependent glycerol-3-phosphate dehydrogenase in soybean”（https://doi.org/10.1111/jipb.13094）的研究论文。该研究发现大豆GPDHp1基因参与发生于质体的原核途径和内质网的真核途径的脂质合成过程，并通过增加G3P途径生成的二酰甘油 (de novo DAG)，从而提高 TAG 中C18:1脂肪酸的含量。

陈庆山课题组研究发现GmGPDHp1编码的蛋白具有NAD+-GPDH催化功能，过量表达该基因可以促进大豆G3P的生物合成，进而提高子粒油分含量，其中不饱和脂肪酸含量增加最为明显，尤其是油酸 (C18:1)。通过脂质组检测，发现过表达株系中G3P含量的上升显著增加了种子中DAG的生成，其中de novo DAG增加最多，其次是磷脂酰胆碱衍生的DAG (PC-derived DAG)，从而提高TAG中C18:1的比例。此外，G3P可作为一种信号分子参与调控原核途径和真核途径的脂质合成相关基因的表达，如编码Kennedy途径关键酶的基因在过表达株系中明显上调。这些结果揭示了GmGPDHp1介导的G3P代谢在提高油脂含量及改善脂肪酸组分中的关键作用，为全面、深入解析植物GPDH基因家族的功能提供了新的理论依据。

陈庆山课题组近年来在大豆品质研究中取得了一系列进展，解析了大豆子粒发育过程中蛋白质及油分合成的调控网络及关键基因 (Qi et al., Plant Cell & Environment)，以及完成多年多点贮藏蛋白组分QTL 定位等 (Huang et al., J Agr Food Chem)。这篇论文为进一步探明大豆油脂合成及脂肪酸组成的分子调控机制提供重要参照信息。博士后赵莹和研究生曹盼、崔一凡为该论文的第一作者，bat365在线登录入口陈庆山教授、武小霞教授、齐照明副教授及黑龙江八一农垦大学徐晶宇教授为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划及国家自然科学基金等资助。