aBIOTECH | 河南农业大学王燃团队证实GmMYB93通过调控GmBADH2基因表达增强大豆香气

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大豆（Glycine max）富含大量优质蛋白和多种营养物质，是食品加工中的重要原料，其中，具备特殊芳香型的大豆品种拥有广阔的应用前景。2-乙酰基吡咯啉（2-Acetyl-1-pyrroline，2-AP）是大豆等植物中的一种重要挥发性化合物，能够促使大豆释放独特的爆米花香味，甜菜碱醛脱氢酶（betaine aldehyde dehydrogenase，BADH）与2-AP密切相关。然而，在大豆中控制BADH基因表达的转录调控网络仍然不确定。

近日，河南农业大学王燃团队在aBIOTECH 发表了题为“GmMYB93 increases aroma formation in soybean by inhibiting the expression of a betaine aldehyde dehydrogenase gene”的研究论文。该研究通过酵母单杂交筛选并验证了一个转录抑制因子GmMYB93，通过与CAGTTA元件结合直接调节GmBADH2的表达。研究结果揭示了大豆香气形成的分子机制，为创造芳香型大豆新品种奠定了理论基础。

作者在大豆中鉴定了两个同源BADHs基因BADH1和BADH2，并发现在大豆叶片中GmBADH2的表达水平显著高于GmBADH1。由此，作者锁定GmBADH2基因为研究对象，对其启动子区域进行了系统的功能解析。GmBADH2启动子区包含一个CAGTTA基序（MYB 结合元件）。通过大豆全基因组转录因子酵母文库筛选及双荧光素酶报告基因实验验证，作者确定转录因子GmMYB93可以特异性识别并结合GmBADH2启动子CAGTTA 基序，并证实GmMYB93可以抑制GmBADH2的表达（图1）。

图1. GmMYB93直接结合GmBADH2启动子以降低其表达

随后，作者利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制了gmbadh2突变体，发现突变导致GB生物合成的抑制和2-AP生物合成的显著增加。同时，GmMYB93基因EMS突变体（NJAU0404）的RT-qPCR检测证实，NJAU0404种子中GmBADH2的表达水平约为野生型种子的六倍（图2A）。使用UPLC-MS/MS测定了种子中的2-AP含量，发现NJAU0404种子中的2-AP含量低于野生型（图2B-C）。基于上述研究结果，作者提出了大豆中调控2-AP合成的分子机制：GmMYB93特异性识别并结合GmBADH2的启动子区，抑制GmBADH2的转录，从而降低GABald向GABA的转化效率。抑制作用促进了Δ1-吡咯啉的积累，最终导致2-AP生物合成增加（图2D）。

图2. GmMYB93突变体降低大豆种子中2-AP含量

本研究揭示了大豆中芳香族化合物2-AP生物合成的分子调控机制，为大豆香气品质的分子改良提供理论基础和优质基因资源。

该研究得到了河南农业大学高层次人才工程项目的资助。河南农业大学生命科学学院硕士研究生徐景楠和河南大学联合培养博士研究生林法明为本文的共同第一作者，河南农业大学生命科学学院王燃教授和王潇然副教授为共同通讯作者，该团队成员石永春教授、张钰博士和硕士研究生赵晨皓、杨少龙也参与了相关研究工作。该项目组长期专注于大豆光合系统和重要代谢通路调控相关研究，在光合色素代谢介导的大豆产量及品质提升方向已取得诸多进展。

引用本文：

Xu, J., Lin, F., Zhao, C. et al. GmMYB93 increases aroma formation in soybean by inhibiting the expression of a betaine aldehyde dehydrogenase gene. aBIOTECH (2025). https://doi.org/10.1007/s42994-025-00236-1

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