WD40基因家族是一類廣泛存在於真核生物中的調控基因，其編碼的WD40重複蛋白通過形成支架結構參與多種大型複合體的組裝。研究顯示，該基因在植物中具有多重生物學功能，包括調控花青素和類黃酮合成、回響非生物脅迫、調節開花時間等。截至2024年，科學家已在玉米、水稻等作物中發現其具有提升產量潛力，在小麥中鑑定出743個家族成員，並在銀杏、梅花等物種中揭示了其對次生代謝的調控機制。
基本介紹
- 結構域特徵：含典型WD40重複基序
- 分子功能：作為MYB-bHLH-WD40複合體成員
- 分布範圍：真核生物中廣泛存在
- 表達調控：受光照和溫度影響
- 套用方向：作物遺傳改良參與調控植物生長發育、次生代謝產物合成及脅迫應答等生物學過程
- 研究進展：完成多物種全基因組鑑定
功能與調控機制,在作物改良中的套用,物種特異性研究,
功能與調控機制
WD40蛋白主要通過以下方式發揮作用：
- 作為MYB-bHLH-WD40複合體核心組分，激活花青素合成基因轉錄
- 回響茉莉酸甲酯等信號分子，參與脅迫應答調控網路
- 通過春化和光周期途徑調節開花時間，如小麥TaLWD1L基因可調控開花時間
- 調控類黃酮生物合成，如銀杏GbWD40基因通過RT-PCR驗證與類黃酮積累相關
在作物改良中的套用
2022年田間試驗顯示，玉米KRN2敲除系和水稻OsKRN2敲除系分別提升產量10%和8%。小麥研究指出TaTTG1基因除調節花色苷合成外，還可控制下胚軸伸長。截至2024年，水母雪蓮SmTTG1基因研究為提高類黃酮化合物含量提供了新方向。
物種特異性研究
- 水稻: OsTTG1基因（2號染色體）高溫抑制表達
- 小麥: 家族擴張主要源於基因複製事件
- 梅花: 77個家族成員含5個核心保守基序
- 木豆: 116個成員含多個脅迫回響元件
- 銀杏: 兩個基因編碼534-770個胺基酸的肽鏈
