甘薯 (2n=B1B1B2B2B2B2=6x=90) 是重要的淀粉作物，在保障国家粮食安全方面具有重要地位。全球甘薯总产量的70%～80%被加工为淀粉制品，且每提高1%的淀粉含量可使淀粉加工收益提高5%。甘薯淀粉制品种类繁多，广泛应用于食品、纺织品、纸制品和可再生能源，甘薯淀粉产业正在繁荣发展。甘薯淀粉的理化性质影响淀粉制品的应用种类，近年来人们对甘薯淀粉制品的需求不断增加。然而，甘薯淀粉生物合成及其理化性质的分子调控机制仍不明确。
近日，JIPB在线发表了中国农业大学农业农村部甘薯生物学与生物技术重点实验室刘庆昌/张欢团队题为“Natural allelic variation of NAC transcription factor 22 regulates starch biosynthesis and properties in sweetpotato”的研究论文 (https://doi.org/10.1111/jipb.13916)，揭示了IbNAC22-IbNF-YA10调控甘薯淀粉生物合成和理化性质的分子机制。
该研究联合223份甘薯种质单倍型分析和多个高低淀粉甘薯种质转录组数据，筛选到启动子区的自然等位变异与淀粉含量高度相关的IbNAC22基因。IbNAC22作为核定位的转录激活子，直接激活直链淀粉生物合成基因IbGBSSI而抑制支链淀粉生物合成基因IbSBEI的表达，提高了甘薯淀粉含量、直链淀粉比例和淀粉糊化温度，增大了淀粉粒径，降低了淀粉结晶度。IbNAC22的互作蛋白IbNF-YA10直接激活淀粉生物合成基因IbAGPL和IbGBSSI的表达。IbNAC22-IbNF-YA10异源二聚体的形成增强了IbNF-YA10对IbAGPL和IbGBSSI的激活能力，IbNAC22和IbNF-YA10正调控甘薯淀粉和直链淀粉生物合成 (图1)。IbNAC22在开发适用于生产爽滑筋道的粉条、抗拉伸的可降解材料和延缓血糖上升的淀粉制品的甘薯品种上将具有广阔的应用前景。图1. IbNAC22和IbNF-YA10调控甘薯淀粉生物合成的工作模式图
此外，该研究还发现，IbNAC22Hspro优势单倍型在甘薯淀粉产业发达的省份如山东、四川和江苏更为普遍，表明其已被中国甘薯淀粉育种选择利用 (图2)。这些研究结果为提高甘薯淀粉含量和改良甘薯淀粉理化性质提供了新的见解和研究策略，也为甘薯高淀粉育种提供了新的候选基因。
图2.IbNAC22Hspro和IbNAC22Lspro单倍型的地理分布
中国农业大学博士生樊悦、薛璐瑶 (现为中国农科院烟草所特聘副研究员) 和尚美奇为论文共同第一作者，刘庆昌教授和张欢副教授为共同通讯作者。高少培副教授、赵宁高级实验师、翟红教授和何绍贞教授参加了该研究工作。该研究得到国家甘薯产业技术体系 (CARS-10) 和中国农业大学2115人才培育发展支持计划的资助。
Fan, Y., Xue, L., Shang, M., Gao, S., Zhao, N., Zhai, H., He, S., Zhang, H., and Liu, Q. (2025). Natural allelic variation of NAC transcription factor 22 regulates starch biosynthesis and properties in sweetpotato. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13916为了能更有效地帮助广大的科研工作者获取相关信息，植物生物技术Pbj特建立微信群，PlantBiotechnologyJournal投稿以及文献相关问题、公众号发布内容及公众号投稿问题都会集中在群内进行解答，同时鼓励在群内交流学术、碰撞思维。为了保证群内良好的讨论环境，请先添加小编微信，扫描二维码添加，之后我们会及时邀请您进群。小提示：添加小编微信时及进群后请务必备注学校或单位+姓名，PI在结尾注明，我们会邀请您进入PI群。
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