作物直链淀粉含量高低影响抗性淀粉含量，直链淀粉经过湿热处理后会回生老化，易形成难以被淀粉酶水解的抗性淀粉。烟叶生长发育过程中，抗性淀粉与直链淀粉含量存在显著正相关关系，烟叶烘烤过程中抗性淀粉不易被降解，对烤后烟叶品质有不利影响。烟叶中抗性淀粉含量受植烟环境、烘烤措施显著影响，目前对于烟草抗性淀粉合成的功能基因研究较少。近日，国家烟草基因研究中心和云南中烟、湖南中烟联合攻关，对烟草抗性淀粉合成调控相关基因开展了全基因组挖掘和功能验证研究，相关研究论文“Analysis of the starch synthase gene family reveals that NtGBSS2 positively regulates resistant starch synthesis and enhances drought resistance in tobacco (Nicotiana tabacum L.)”，在国际农林科学期刊《Industrial Crops and Products》（中科院1区，影响因子5.6）在线发表。

研究团队基于烟草全基因组数据信息，在栽培烟草中鉴定出15个淀粉合成酶基因。对烟草淀粉合成酶家族进行系统进化与表达谱分析发现，该家族成员可划分为5个亚家族，片段重复和纯化选择是烟草淀粉合成酶基因进化的主要驱动因素。与单子叶植物不同，烟草GBSS基因均属于GBSSⅡ亚家族，且在烟草新叶与子房中高表达，并显著响应干旱胁迫。NtGBSS2-TF-miRNA-蛋白全基因组互作调控网络显示，NtGBSS2与淀粉代谢途径中的多个蛋白存在互作关系。研究证实NtGBSS2是影响烟草抗性淀粉合成的关键基因，NtGBSS2基因过表达显著增加烟草抗性淀粉含量，而基因编辑材料则减少了抗性淀粉产生，过表达NtGBSS2基因的烟草植株亦对干旱胁迫表现出较强的耐受性。利用酵母双杂筛库等分子实验技术，研究发现NtGBSS2与响应干旱胁迫相关的NtAIV2和NtHsp40蛋白存在分子互作关系，据此构建和丰富了烟草抵御干旱胁迫的基因调控网络。该研究鉴定了控制烟草抗性淀粉合成的新基因NtGBSS2，为培育低抗性淀粉功能型烟草品种提供了重要遗传资源。

该研究是由郑州烟草研究院青年人才托举工程、中国烟草总公司烟草基因组计划与生物育种重大科技项目和河南省科技攻关等项目资助完成。国家烟草基因研究中心徐馨为论文第一作者，云南中烟技术中心高茜和国家烟草基因研究中心杨军为通讯作者。

烟草淀粉合成酶系统进化分析

NtGBSS2提高烟草抗旱性与机制解析