Hortic Res | 华中农业大学王彩云课题组鉴定到除虫菊酯合成代谢首个转录调控因子

除虫菊（Tanacetum cinerariifolium）是菊科菊蒿属多年生花卉，或作二年生栽培。不仅耐寒性强，冬春花期长，观赏价值高，更因其含有植物源杀虫剂除虫菊酯而享誉全球。天然除虫菊酯具有广谱杀虫、高效、对哺乳动物毒杀小及无富集作用等特性，深受有机农业、园艺植保或家居虫害生物防控等青睐，成为国际粮农组织推荐的生物农药之一。然而国内外除虫菊栽培品种的平均除虫菊酯含量较低，远不能达到市场的需求。在全球关注人类大健康理念、发展绿色农业的背景下， 探索与调控除虫菊酯合成途径的代谢机制，挖掘除虫菊酯合成的关键基因，对于提高除虫菊酯含量，促进植物源杀虫剂除虫菊酯生物农药开发利用，具有非常深远的绿色环保意义和产业价值。

近日，Horticulture Research 上线了（Advance Access）华中农业大学王彩云课题组题为TcMYC2 regulates Pyrethrin biosynthesis in Tanacetum cinerariifolium 的研究文章。

美丽的除虫菊“抗虫”的除虫菊酯代谢机制一直是研究者和产业关注的主流与热点。除虫菊酯合成代谢途径中的多个关键步骤合成酶相继被克隆和鉴定，但尚未见有关调控除虫菊酯合成代谢的转录因子的报道。在本研究中，研究人员首先发现短时喷施茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate, MeJA）可迅速上调已知的除虫菊酯生物合成基因的表达，进而短暂增加叶片中的总除虫菊酯含量；而长时喷施MeJA则能提高其腺体密度并能提高叶片中总除虫菊酯含量，表明MeJA能诱导除虫菊酯的生物合成。为了解析MeJA与除虫菊酯代谢的调控机制，研究人员对MeJA处理后的除虫菊叶片进行转录组学测定与分析，筛选到一个茉莉酸信号转导的关键基因TcMYC2 。TcMYC2 能通过直接与启动子中的E-box/G-box基序结合，正向调控除虫菊酯生物合成路径的几个关键基因TcCHS 、TcAOC 和TcGLIP 的表达。进一步的研究表明，叶片瞬时过表达TcMYC2 能提高除虫菊酯的合成；而VIGS沉默表现出除虫菊酯含量显著下调。通过除虫菊毛状根的稳定表达发现，TcMYC2 能够显著提高TcAOC 、TcGLIP 的表达，尽管在毛状根中无法检测到任何除虫菊酯成分。本研究首次对除虫菊酯合成的转录因子进行了鉴定与研究，证实了TcMYC2 是除虫菊酯合成中的关键正向调控转录因子。

图 TcMYC2 正向调控除虫菊酯代谢合成

华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室曾拓博士（现为贵州师范大学生科院教师）与李伽文博士（现北京大学现代农业研究院助理研究员）为共同第一作者。华中农业大学园艺植物生物学教育部重点实验室与美国加州大学河滨分校联培博士后胡昊博士与华中农业大学王彩云教授为共同通讯作者。参与该研究工作的还有瓦赫宁根大学Maarten Jongsma教授、华中农业大学园艺林学学院产祝龙教授、罗靖副教授、李进进博士后以及硕士生徐郅卓、周黎、余琴等。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、博士后科学基金、中央高校基础研究基金项目、贵州省自然科学基金和教育厅项目的支持。同时感谢华中农业大学资源与环境学院汪社亮研究员在实验和本文撰写中的帮助。

作者团队介绍

华中农业大学王彩云教授课题组20多年来主要从事除虫菊与菊花的观赏兼具功能花卉品质生理与分子生物学研究；观赏菊茶用与抗虫品质筛选与绿色栽培技术推广应用。本团队在桂花种质资源、色香品质与调控等领域也有40多年的研究成果。近几年在New Phytologist、Plant Biotechnology Journal、Horticulture Research、Industrial Crops and Products 等期刊上以通讯（含共同）或第一作者发表研究论文多篇。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/u‍hac178

转自：“园艺研究”微信公众号

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