揭示葡萄白藜芦醇合成调控新机制

白藜芦醇 (Resveratrol,简称Res) 是一种具有芪类结构的多酚化合物，它能够提高植物抵御生物及非生物胁迫的能力，对人体也具有良好的保健作用，目前在肿瘤、老年痴呆及心血管疾病的防治中被广泛地研究。葡萄是少数能够合成白藜芦醇的植物，也是人们获取天然白藜芦醇的重要来源。但在大多数葡萄品种中白藜芦醇含量很低，难以满足市场需求。白藜芦醇的合成除了与葡萄本身的遗传背景有关外，也受到外界环境因素的影响。因此，研究葡萄Res的合成调控机制具有非常重要的意义。芪合酶STS是白藜芦醇合成的关键酶，尽管前期已经获得一些能够调控STS基因的转录因子，但对于STS的精细调控机制，尤其是葡萄受到胁迫后STS基因如何响应还没有很好地被阐明。

近日，发表在《The Plant Cell》上的一项研究中，来自中国科学院植物研究所葡萄与葡萄酒科学研发团队揭示了两个R2R3-MYB转录因子MYB30、MYB14与WRKY8共同组成激活-抑制模块精细调控葡萄中芪类物质的生物合成的分子机制。这是该团队在2019年发现MYB14-WRKY8调控葡萄白藜芦醇合成机制后的又一重要进展。

该研究通过酵母筛库首次鉴定到对Res具有负调控作用的R2R3-MYB转录因子MYB30，其与正调控因子MYB14可以竞争性结合STS15/21启动子。当葡萄受到紫外光胁迫后，MYB30与MYB14分别下调与上调表达，这就使STS15/21启动子上积累了大量的正调控因子，STS15/21的表达上调，促进白藜芦醇合成。而当白藜芦醇积累到一定量时，受白藜芦醇诱导的WRKY8转录因子被激活，它不但可以上调MYB30和下调MYB14的表达水平，其N端还能够与MYB30和MYB14的DNA结合域互作，导致STS15/21表达下调，白藜芦醇合成减少。

MYB14-WRKY8-MYB30组成的激活-抑制分子模块不但可以使葡萄在受到紫外胁迫后通过白藜芦醇的快速积累响应胁迫，又能在白藜芦醇积累到一定含量后及时降低其合成，说明葡萄体内白藜芦醇合成存在自我平衡的机制。同时这一分子模块在一定程度上也揭示了不同品种白藜芦醇含量差异的可能机制。该项研究为通过基因工程等手段生产白藜芦醇以及培育高含量白藜芦醇葡萄品种奠定了一定的理论基础。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plcell/koac308

转自：“中国生物技术网”微信公众号

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