油桐樹是世界著名的工業油料樹種，從油桐種子中提取的油脂因富含桐酸，從而賦予了桐油耐熱、耐酸堿、防腐、防銹、絕緣、干燥快等特性，使得桐油成為優良的干性植物油，廣泛應用于優質環保涂料、電子線路板生產以及軍事工業領域，經濟價值和戰略意義巨大。研究油桐樹種子桐油合成調控機理對培育油桐高產品種具有重要理論指導意義。
光一方面可以為植物光合產物的積累提供能量，另一方面也參與調控植物的生長發育。處于不良光照環境下，不耐陰植物為了能將枝條伸到光線充足的區域，往往以犧牲葉和根等營養器官的正常生長為代價，將有限的植物資源重新分配，用于加速植物的伸長生長，從而盡可能地快速逃出不良光照環境。那么在蔭蔽環境下，油脂積累的通路是否受到蔭蔽環境的調控，光合產物是否能如期的轉變為油脂儲存到植物種子中？
研究者以油桐樹為研究對象，發現處于深度蔭蔽環境下的油桐果實，在油脂快速積累期，油脂不能在種子中正常積累。轉錄組分析證實遮蔭環境下，油脂不能正常積累是由于脂肪酸從頭合成通路和三酰基甘油酯合成通路的基因，在油脂快速積累期不能如期上調表達。通過對轉錄組數據進行深入分析，研究者挖掘到一個屬于I類同源結構域亮氨酸拉鏈（HD-ZIP）轉錄因子VfHB21。在蔭蔽環境下，該轉錄因子在油脂快速積累期大幅上調表達，它可直接結合到催化桐酸合成的兩個結構基因FAD2和FADX啟動子序列中的HD-ZIP I/II識別原件上，抑制FAD2和FADX表達，并且還可結合到調控脂肪酸從頭合成的關鍵轉錄因子VfWRI1和油脂合成通路關鍵基因VfDGAT2啟動子序列相應的識別位點上。此外，多個油脂合成通路基因啟動子均有HD-ZIP I/II識別原件。這些發現表明，深度蔭蔽環境下VfHB21可能具有抑制油脂合成的功能。我們還進一步證明了擬南芥HB21可被蔭蔽環境誘導，在種子油脂積累中具有類似的功能，表明HB21抑制油脂積累的功能在不同植物中應該是保守的。
以上研究結果揭示了蔭蔽環境下HD-ZIP I家族轉錄因子VfHB21在油脂快速積累期抑制油桐種子油脂積累的分子機理，該研究對油桐分子遺傳改良，以及油桐林合理密植、提高產量具有重要的理論指導意義。該研究成果以“Triacylglycerol biosynthesis in shaded seeds of tung tree (Vernicia fordii) is regulated in part by Homeodomain Leucine Zipper 21”為題，發表于國際學術期刊The Plant Journal上。武漢植物園副研究員張玲玲為論文第一作者，湖北大學呂世友教授和中南林業科技大學張琳教授為論文通訊作者。本研究得到國家自然科學基金，中國科學院青年創新促進會項目等的資助。
論文鏈接：http://doi.org/10.1111/tpj.15540
深度蔭蔽環境下油桐種子油脂合成調控模型圖
