文献题目：OsMYB94 functions as a master regulator of metabolic pathways associated with rice caryopsis maturation and quality formation
发表期刊：New Phytologist
影响因子：8.7
物种：水稻
发表时间：2026年6月1日
发表单位：上海交通大学
蓝景科信提供：DAP-seq技术服务
主要研究内容
稻米品质是决定其市场价值与消费者接受度的关键农艺性状，也是优质水稻育种的重要目标。水稻颖果品质受遗传背景与环境条件的共同影响，其品质性状能否在不同年份、种植季节稳定表达是评判品种优劣的重要标准，目前调控这一稳定性的遗传基础及环境响应通路尚不清晰。稻米品质通常划分为外观品质（AQ）、蒸煮食味品质（ECQ）、营养品质（NQ）及加工品质（MQ）四个维度，各维度间存在密切关联。现有研究主要集中于粒型、淀粉与贮藏蛋白合成及垩白形成等单一性状的转录调控机制，然而，针对营养品质和蒸煮食味品质，尤其是籽粒表皮光泽度等性状的分子调控模块仍未见深入报道。
本研究以R2R3-MYB家族转录因子OsMYB94为研究对象，通过CRISPR-Cas9技术获得osmyb94功能缺失突变体。表型与代谢检测显示，osmyb94突变体籽粒灌浆不足，糊粉层与种皮层变薄，籽粒光泽降低、垩白加重；表皮蜡质、中长链不饱和脂肪酸、淀粉、甘油三酯积累量显著降低，证明OsMYB94正向调控水稻颖果成熟进程及多维度品质性状的协同形成。
为解析OsMYB94分子调控网络，本研究通过DAP-seq分析，获得3375个OsMYB94特异性结合峰，对应5622个靶基因，其中28.5%的结合峰定位于基因转录起始位点上游的启动子区域；同时鉴定出CCTAAC、CAACTAA等R2R3-MYB家族经典保守结合基序及多条特有的新型结合基序。GO与KEGG功能富集分析显示，靶基因显著富集于脂质转运、脂肪酸延伸、蜡质合成、次生代谢、淀粉蔗糖代谢等与籽粒发育、品质形成密切相关的通路。进一步通过DAP-seq与RNA-seq数据联合分析，筛选出OsLTP5、OsLTPL12两个关键脂质转运蛋白候选靶基因，确定14–28DAP是OsMYB94调控脂质代谢的关键发育窗口期。经酵母单杂交、双荧光素酶实验和ChIP-qPCR实验验证实，OsMYB94可特异性结合并激活OsLTP5、OsLTPL12启动子。细胞学、生理与遗传试验表明，OsMYB94通过靶向调控OsLTP5、OsLTPL12的表达，调控表皮蜡晶沉积、胞内中长链脂肪酸积累，维持籽粒表层脂质屏障与胚乳油脂稳态，进而影响灌浆、糊粉层与种皮发育；OsLTP5与OsLTPL12功能协同且存在分工，其中OsLTPL12特异性决定籽粒光泽，二者共同调控蜡质、不饱和脂肪酸积累，影响籽粒垩白、光泽与整精米率。
综上，OsMYB94是调控水稻颖果成熟的核心转录因子，可协同激活多条代谢通路正向改良稻米综合品质；本研究解析了OsMYB94-OsLTP5/OsLTPL12功能调控模块，为水稻优质性状的定向遗传改良提供了新型基因资源与理论支撑。
图1. 利用DAP-seq全基因组鉴定OsMYB94的结合位点与结合基序，并联合RNA-seq筛选水稻颖果中OsMYB94的直接靶基因。（a）DAP-seq两次重复筛选得到高置信度的OsMYB94结合位点。（b）OsMYB94结合峰基因组区域分布。（c）结合峰位于启动子区的靶基因KEGG富集情况。（d）通过DAP-seq从头预测得到的DNA结合基序及其对应E值。（e）转录组下调基因与DAP-Seq靶基因交集分析。（f）交集基因KEGG富集。（g）17个核心靶基因在5个颖果成熟时期的表达热图。
图2. 敲除OsLTP5、OsLTPL12可复刻osmyb94突变体籽粒光泽缺陷表型。（a、b）双荧光素酶实验，证实OsMYB94能够激活OsLTP5与OsLTPL12基因启动子。（c）酵母单杂交（Y1H）实验，证明OsMYB94可结合OsLTP5、OsLTPL12的启动子序列。（d）DAP-seq测序结果，OsMYB94在这两个基因启动子位置有明显富集峰，锁定后续ChIP验证的具体片段P1~P4。（e）ChIP-qPCR实验验证，OsMYB94蛋白只特异性结合P1（OsLTP5）、P3（OsLTPL12）区段。（f~l）对两个靶基因敲除株系开展功能回补验证，依次观测成熟籽粒表型光泽（f）、籽粒灰度值（g）、RGB色泽指数（h）、垩白率（i）、垩白度（j）、表皮蜡质总含量（k）、中长链脂肪酸含量（l）。
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