植物油是人類和動(dòng)物營養(yǎng)的重要來源，也是工業(yè)的生物燃料和化學(xué)原料。目前，大多數(shù)植物油來源于種子，但是科學(xué)家對研究植物營養(yǎng)組織產(chǎn)油的興趣日益濃厚。多項(xiàng)研究證明了利用轉(zhuǎn)基因植物在葉片中產(chǎn)油的可行性，例如，通過脂類相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子和生物合成基因的過表達(dá)，在擬南芥、甘蔗、高粱和煙草中油脂（三酰甘油/TAG）的積累實(shí)現(xiàn)了幾倍的增加。但是植物為了合成更多的TAG會消耗過多的淀粉和糖類等重要能量儲備，這是對植物生長不利的。因此如何平衡淀粉、碳源和油脂的生物和成是值得人們思考的問題。

2020年2月18日，澳大利亞聯(lián)邦科工組織Madeline C. Mitchell在著名植物科學(xué)期刊《Plant Biotechnology Journal》（一區(qū)Top期刊，即時(shí)影響因子8.6）上發(fā)表了題為“Increasing growth and yield by altering carbon metabolism in a transgenic leaf oil crop”的文章，就如何調(diào)節(jié)葉油料作物中碳源的分配，在提高煙草葉片產(chǎn)油能力外如何保證煙草正常生長進(jìn)行了研究。

該文章中，作者首先對野生型煙草（WT）和葉子中含有高量TAG煙草（HO）進(jìn)行對比。在營養(yǎng)生長期WT長勢更好而且生物產(chǎn)量更多，但是在開花期間HO的生物產(chǎn)量更高，原因是HO在后期擁有更多面積較大的葉子所以導(dǎo)致生物產(chǎn)量更高。作者還利用質(zhì)譜技術(shù)分析了這兩種煙草在不同的發(fā)育時(shí)期的代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)在HO植物中，年輕葉片始終具有比老葉片更多的TAG，而WT煙草老葉片具有比年輕葉片更高的TAG水平。這說明在營養(yǎng)生長和過渡到開花后，葉片TAG的積累改變了脂質(zhì)，淀粉和糖之間的分配，并顯著降低了植物的生長。在日照短的情況下（碳限制），HO煙草積聚了較少的糖，抑制了氨基酸的生物合成并減緩了生長，這表明TAG的積累可能會降低白天葉片的糖分積累能力，從而降低HO煙草的營養(yǎng)生長。

為了克服這些生長限制，作者在HO中過表達(dá)了4個(gè)與固碳相關(guān)的基因（SBPase和葉綠體FBPase）和碳分配（胞質(zhì)FBPase和轉(zhuǎn)錄因子DOF4）。在溫室條件下，4種轉(zhuǎn)基因植株在不影響TAG積累的情況下提高了早期生長，葉綠體靶向FBPase和DOF4也提高了最終生物量和油脂產(chǎn)量。這些結(jié)果突出了植物生長除了碳供應(yīng)外，還依賴于碳分配，并將指導(dǎo)于今后在轉(zhuǎn)基因葉油作物中提高生物量和TAG積累。

該研究獲得了聯(lián)邦科學(xué)與工程學(xué)院博士后獎(jiǎng)學(xué)金的支持。