近日，中國熱科院生物所、熱帶作物生物育種全國重點實驗室木薯種質創新與品種改良研究團隊在木薯細胞體積調控機制方面取得新進展，研究團隊以木薯纖維素合成酶A1基因啟動子（MeCesA1pro）為誘餌，通過酵母單雜交篩庫鑒定到三螺旋轉錄因子MeGT2.6，利用分子互作、木薯遺傳轉化和表型鑒定等方式，發現MeGT2.6在調控纖維素合成、赤霉素代謝以及碳源分配等方面起著關鍵的作用，揭示了轉錄因子MeGT2.6通過增加纖維素合成和活性赤霉素（GA）含量來促進木薯細胞變大的調控機制。
木薯（ManihotesculentaCrantz）是一種重要的熱帶糧食作物，不僅是超過10億人的主食，也是飼料生產、食品加工和各種工業應用的重要原材料。木薯莖中富含纖維素和半纖維素，是重要的碳水化合物儲存器官。GT2屬于三螺旋轉錄因子家族(Transcriptionfactors,TFs)，具有典型的螺旋-環-螺旋-環-螺旋的結構。它由兩個DNA結合結構域組成，并特異性結合5'-G（T/A）AA（T/A）-3'元件。研究表明GT-TFs主要參與調節植物發育和應對脅迫，但在調節赤霉素（GA）代謝、纖維素合成和細胞大小等方面鮮有報道。
本研究中以纖維素合成關鍵酶MeCesA1pro為誘餌，通過酵母單雜交篩庫鑒定到三螺旋轉錄因子MeGT2.6。在轉基因株系中，發現MeGT2.6能顯著提高木薯植株的株高、莖粗（圖1）、莖節細胞大小和次生細胞壁厚度。具體而言，MeGT2.6上調赤霉素20氧化酶1基因（MeGA20ox1）的轉錄活性，同時下調赤霉素2氧化酶1基因（MeGA2ox1）的表達水平，從而提高了活性赤霉素3（GA3）的含量，致使木薯莖的細胞體積增大顯著增加（圖2）。此外，MeGT2.6上調MeCesA1的轉錄活性，促進了纖維素和半纖維素的合成，并增加了次生細胞壁厚度（圖3）。最后，MeGT2.6還通過上調轉化酶基因（MeNINV1/6）的轉錄活性，為纖維素和半纖維素的合成提供足夠的底物。因此，MeGT2.6是一種具有多重調控功能的轉錄因子（圖4）。
該研究成果以“MeGT2.6increasescellulosesynthesisandactivegibberellincontenttopromotecellenlargementincassava”為題發表于《ThePlantJournal》。中國熱科院生物所和海南大學聯合培養的博士生鮑茹雪為該文第一作者，熱帶作物生物育種全國重點實驗室/中國熱科院生物所陳新研究員和海南大學黃東益教授、王文泉研究員為共同通訊作者。本研究得到了國家木薯產業技術體系，國家自然科學基金，海南省重大科技計劃和中國熱帶農業科學院國家熱帶農業科學中心科技創新團隊的資助。
