近日，中国热科院生物所、热带作物生物育种全国重点实验室木薯种质创新与品种改良研究团队在木薯淀粉合成调控机制方面取得新进展，研究团队以ABA依赖型蛋白激酶MeSnRK2.3为研究对象，通过分子互作验证、木薯遗传转化、表型鉴定等实验发现其结合并磷酸化转录因子MebHLH68，进而调控MeSUS1、MeGBSSIa、MeSBE2.4和MeSPSB的转录活性，参与到木薯淀粉合成通路中，揭示了MeSnRK2.3-MebHLH68模块调控木薯淀粉合成的调控机制。

木薯（Manihot esculenta Crantz）作为重要的热带粮食作物之一，其块根淀粉含量高，是超过10亿人口的主粮，也是重要的食品加工和工业原料。SnRK2作为ABA依赖型蛋白激酶，在ABA信号通路中起关键调控作用。然而，目前尚未有研究对木薯块根淀粉合成和ABA信号途径之间的关系进行报道。该研究团队对ABA信号途径中SnRK2成员进行分析，发现MeSnRK2.3在块根中高表达并受ABA诱导，其过表达能够促进块根淀粉含量增加和植物生长发育（图1）。酵母双杂交、BiFC、Co-IP、Pull-Down和体外磷酸化等实验表明MeSnRK2.3能够结合并磷酸化MebHLH68，促进MeSUS1、MeGBSSIa和MeSBE2.4的转录活性，但抑制MeSPSB的转录活性；磷酸化后的MebHLH68能够进一步上调MeSBE2.4的转录活性。MeSnRK2.3-MebHLH68调控模块不仅打通了ABA信号通路和淀粉合成之间的联系，而且为ABA参与木薯糖代谢和淀粉合成调控提供了直接证据（图2）。

图1.木薯MeSnRK2.3过表达转基因植株的表型分析

图2.MeSnRK2.3-MebHLH68模块调控木薯块根淀粉合成模式图

相关研究成果以“Protein kinase MeSnRK2.3 positively regulates starch biosynthesis by interacting with the transcription factor MebHLH68 in cassava”为题在线发表于《Journal of Experimental Botany》。中国热科院生物所和海南大学联合培养的博士生李可为论文第一作者，热带作物生物育种全国重点实验室/中国热科院生物所陈新研究员和海南大学陈银华教授、王文泉研究员为共同通讯作者。该研究得到了热带作物生物育种全国重点实验室第一批科研项目、国家木薯产业技术体系、国家重点研发、中国热带农业科学院国家热带农业科学中心科技创新团队和海南省研究生创新课题的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/jxb/erae343