華中農業大學揭示BnaNTT1調控油菜代謝和生長的分子機制

植物細胞內質體與細胞質之間交換ATP/ADP的轉運蛋白為核苷酸三磷酸轉運蛋白（nucleotide triphosphate transporter，NTT），它負責從胞質中轉運ATP進入質體，交換等量的ADP，維持質體內ATP/ADP的動態平衡，滿足質體內脂肪酸和氨基酸合成等ATP依賴的代謝活動。植物中NTT是否結合并轉運胞質ATP進入質體的研究鮮有報道，NTT調控植物生長和代謝的分子機制也尚不清楚。

7月12日，華中農業大學油菜團隊在《Cell Reports》上發表了題為“BnaNTT1 modulates ATP homeostasis in plastids to sustain metabolism and growth”的研究論文。該研究闡明了轉運蛋白BnaNTT1在調控油菜代謝和生長中的功能和分子機制。該研究首先證實了BnaNTT1蛋白定位于葉綠體內膜上，通過在體外表達蛋白，利用NanoDSF、SPR技術以及分離油菜葉片質體進行代謝物的檢測，證明BnaNTT1可以結合ATP，將胞質ATP轉運到質體中，并將ADP交換到細胞質中。研究表明，突變BnaNTT1降低了胞質中的糖酵解效率，同時降低了葉綠體中DGDG、MGDG和PG等脂類代謝物的含量，導致類囊體結構缺陷，降低了光合效率并導致油菜生長緩慢，種子中含油量也顯著下降。超量表達BnaNTT1引起質體內ATP含量升高，胞質中ADP含量升高，胞質中ADP/ATP比值上升促進了糖酵解效率。質體中升高的ATP水平可能提高了AGPase的活性，促進了淀粉的生成。種子質體中升高的ATP提高了脂肪酸的合成速率，進而促進了種子中油脂積累。該研究揭示了油菜轉運蛋白BnaNTT1通過將胞質ATP轉運到質體以維持油菜代謝和生長并促進脂質合成的生化與分子機制，為油菜高產高油育種提供了靶基因。