近日，Journal of Biological Chemistry在线发表了西北农林科技大学赵天永团队团队题为“Raffinose synthase enhances drought tolerance through raffinose synthesis or galactinol hydrolysis in maize and Arabidopsis plants”研究论文，报道了该团队在在植物抗旱机理研究方面取得的新进展。赵天永教授和中国农科院作物所王国英教授为论文共同通讯作者，李涛博士和张玉民博士生为论文共同第一作者。

棉子糖代谢在植物抗逆中发挥重要作用，玉米肌醇半乳糖苷合成酶（Galactinol Synthase; GOLS）和棉子糖合成酶（Raffinose Synthase; RAFS）是棉子糖合成的关键酶。研究人员对GOLS的功能和表达调控进行了系统的研究，发现通过调控GOLS基因可以提高植物抗逆能力而且对植株生长发育没有任何负作用。而对于负责植物棉子糖合成的第二个关键酶基因RAFS的功能研究长期以来却一直没有进展。

该研究通过构建玉米ZmRAFS基因突变体，以及在拟南芥中过量表达该基因，发现过量表达ZmRAFS基因增加了种子中棉子糖含量但却降低了叶片中棉子糖含量。其原因是植物叶片中合成的蔗糖优先供给库器官。蔗糖是ZmRAFS合成酶的底物，蔗糖在叶片中供应不足导致该酶不能合成棉子糖，而对其另一底物肌醇半乳糖苷进行水解产生肌醇。在干旱胁迫条件下，过量表达ZmRAFS产生的肌醇提高了植物的抗旱性。因此，该研究揭示了通过调控棉子糖合成酶提高植物抗旱能力的新途径。

棉子糖合成酶调控植物抗旱

赵天永教授研究团队聚焦棉子糖代谢相关基因在植物抗旱、抗热、抗寒、抗盐以及种子活力中的功能及其表达调控，近年来先后发现了通过调控ZmGOLS2可以提高棉子糖含量，提高植物的抗旱、抗热、抗寒、抗盐能力并且对植株生长没有任何负作用 (Plant Molecular Biology, 2016 ) ；棉子糖是决定玉米种子活力的关键因素 (Molecular Plant, 2017 ) ；ZmVP1和ZmABI5互作调控玉米种子内棉子糖的合成 (Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2019 ) ；玉米ZmHSFA2和ZmHSBP2互作，拮抗调控棉子糖的合成，调控植株的抗热性 （The Plant Journal, 2019 ) 。

doi: 10.1074/jbc.RA120.013948 jbc.RA120.013948