The Crop Journal | 兰州大学揭示转录因子MabHLH11与MaMYB4互作促进植物东莨菪苷积累的分子机制

以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部

植物天然产物东莨菪苷是一种广泛分布于植物体内的香豆素类次生代谢产物，在植物发育过程中具有清除活性氧、重塑根系微生物群落组成、抵御草食性昆虫、促进养分吸收等功能，同时在治疗和预防人类肥胖中也具有潜在的生物活性，已广泛应用于医疗和化妆品等领域，其生物合成途径也引起了广泛的关注。研究发现，东莨菪苷的生物合成受转录调控，在拟南芥中BEE1/GFR通过干扰bHLH调控冷胁迫下东莨菪苷的生物合成。白花草木樨作为重要的豆科轮作作物之一，东莨菪苷含量较高，然而其生物合成的转录调控网络仍然未知，关于bHLH参与调控白花草木樨东莨菪苷的分子机制也鲜有报道。

兰州大学草地农业科技学院张吉宇团队近日在The Crop Journal在线发表了题为“The MabHLH11 transcription factor interacting with MaMYB4 acts additively in increasing plant scopolin biosynthesis”的研究论文，作者以白花草木樨近等基因系为研究材料，鉴定了bLHL转录因子MabHLH11，并对MabHLH11调控白花草木樨东莨菪苷生物合成的分子机制进行研究。

研究者结合白花草木樨基因组、转录组和代谢组，发现近等基因系JiMa46和JiMa49中东莨菪苷含量与MabHLH11基因的表达模式一致（图1），且MabHLH11启动子区域不含DNA转座子或单核苷酸多态性（SNP），MabHLH11基因在近等基因系之间无SNP和InDel，表明MabHLH11的转录模式与基因型无关，与东莨菪苷的积累相关。MabHLH11蛋白含有与MYB相互作用的区域，可以与MaMYB4相互作用。与单独过表达MabHLH11相比，MabHLH11与MaMYB4共表达增加了东莨菪苷生物合成途径中UDP-葡萄糖基转移酶基因MaUGT79的表达，诱导了更多的东莨菪苷积累（图2）。进一步对MaUGT79启动子进行分析和实验验证，发现MabHLH11转录因子与MaUGT79的启动子可以直接结合并激活MaUGT79的表达，并且在MaMYB4存在时MabHLH11对MaUGT79的激活能力增强（图3）。综上，该研究揭示了MabHLH11正调控白花草木樨东莨菪苷积累的功能，阐明了MaMYB4与MabHLH11互作上调白花草木樨中东莨菪苷生物合成的分子机制（图4）。

作者和基金项目

兰州大学草地农业科技学院段珍博士为该文第一作者，张吉宇教授和吴凡博士后为共同通信作者。该研究得到国家自然科学基金项目（32061143035和32271752）、内蒙古自治区种业科技创新重大示范工程“揭榜挂帅”项目（2022JBGS0040）和兰州大学中央高校基本科研费-优秀青年支持计划项目（lzujbky-2022-ey17）的资助。兰州大学草地农业科技学院张吉宇团队长期开展以改良香豆素性状为目标的草木樨品种育种，成功选育出低香豆素的“兰樨1号”黄花草木樨和“兰樨2号”白花草木樨新品系，现已进入国家区域试验。

本文转载自The Crop Journal

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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