近日，扬州大学园艺与保护学院陶俊教授团队相继在Plant, Cell & Environment、Horticulture Research、Plant and Cell Physiology以及Horticultural Plant Journal等杂志相继发表文章，在芍药和牡丹中取得多项研究进展。
【1】PCE| AP2/ERF类转录因子PlTOE3提高芍药耐高温能力的分子机制被解析
Plant, Cell & Environment在线发表了扬州大学园艺与保护学院陶俊教授团队题为“Herbaceous peony AP2/ERF transcription factor binds the promoter of the tryptophan decarboxylase gene to enhance high-temperature stress tolerance”的研究论文，揭示了AP2/ERF类转录因子PlTOE3提高芍药耐高温能力的分子机制。
该研究发现，芍药褪黑素生物合成关键基因PlTDC能够在转录水平上响应高温胁迫。随后，通过启动子克隆及DNA pull-down实验筛选到调控PlTDC基因表达的AP2/ERF类转录因子PlTOE3，并通过酵母单杂交和双荧光素酶实验验证了两者之间的调控作用。芍药PlTOE3定位于细胞核中，同样能够在转录水平上响应高温胁迫。接着，利用VIGS技术沉默PlTOE3可显著降低芍药PlTDC基因表达和内源褪黑素含量，降低植株耐高温能力；超表达PlTOE3可显著提高烟草NtTDC1基因表达和内源褪黑素含量，提高植株耐高温能力。进一步研究发现，内源褪黑素不仅能够作为一种抗氧化物质直接清除活性氧，而且能够作为一种信号激活SOD-CAT途径来清除活性氧，从而最终提高芍药的耐高温能力。该研究揭示了PlTOE3提高芍药耐高温能力的分子机制，为培育耐高温芍药新种质提供了新的理论依据和基因资源。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.14357
【2】Horticulture Research|油用牡丹种子发育过程中的油脂积累与蔗糖-淀粉转化机制被揭示
Horticulture Research在线发表了陶俊教授团队题为“Histology and transcriptomic profiling reveal the dynamics of seed coat and endosperm formation in tree peony (Paeonia ostii)”的研究论文，开展了凤丹种子发育期间的形态组织学观察与转录组学分析，揭示了凤丹种皮和胚乳形成的动态特征，探讨了油脂积累与蔗糖-淀粉之间的相互转化关系。
大多数油料作物在子叶中储藏油脂，而凤丹是少数利用胚乳储油的木本油料作物。我们通过透射电镜和扫描电镜观察发现，在凤丹种子发育早期（30 d - 50 d），种皮是种子的主要组成部分，种皮中储存了丰富的淀粉颗粒，胚乳呈液态，游离胚乳核沿着种皮的内切向壁分布。在凤丹种子发育50 d至70 d时，种皮中的淀粉颗粒开始分裂与降解，种皮变薄，而胚乳逐步细胞化并不断积累油体。进一步通过转录组测序分析发现，与发育30 d的凤丹种子相比，细胞壁代谢、淀粉合成、蔗糖动员和脂质合成相关的基因在50 d时大量上调。在凤丹种子发育50 d至70 d时，种皮中植物激素信号传导、淀粉-蔗糖代谢、MAPK信号通路相关的基因大量差异表达；而在胚乳细胞化过程中，与纤维素和果胶合成相关的蔗糖合成酶（SUS）及大多数编码蔗糖转化酶（INV）、己糖激酶（HXK）和磷酸葡萄糖变位酶（PGM）的基因表达逐步增加，脂肪酸合成途径活跃，编码甘油-3-磷酸酰基转移酶（GPAT）、溶血磷脂酸酰基转移酶（LPAT）、磷脂酸磷酸酶（PAP）和二酰基甘油酰基转移酶（DGAT）的大多数单基因表达继续增加，胚乳在70 d后继续积累大量油脂。上述结果表明，种皮中早期的淀粉合成与后期胚乳中油脂积累存在着能量转换过程，而它们之间的相互转化关系仍有待进一步探索。
凤丹种子发育过程中的形态组织学以及胚乳形成过程中细胞壁和脂质生物合成途径概述
原文链接：https://academic.oup.com/hr/advance-article/doi/10.1093/hr/uhac106/6586533
【3】PCP|牡丹花斑形成的主要花青素成分及其转录调控机制
Plant and Cell Physiology在线发表了陶俊教授/赵大球教授团队题为Tree Peony R2R3-MYB Transcription Factor PsMYB30 Promotes Petal Blotch Formation by Activating the Transcription of Anthocyanin Synthase Gene的研究论文，该研究鉴定了牡丹花斑形成的色素基础并揭示了花瓣形成的转录调控机制。
研究发现，花青素是牡丹花色斑形成的色素基础，牡丹苷-3,5-二-O-葡萄糖苷（ Pn3G5G）是花青素最重要的成分，并且转录组数据分析显示二氢黄酮醇-4-还原酶基因（PsDFR）是导致斑点形成的关键因素。此外，该研究在牡丹中鉴定了一种新的R2R3-MYB 家族转录因子PsMYB30（亚组 1），并发现PsMYB30是牡丹花斑形成的转录激活因子（核表达并且具有转录激活活性）。随后，研究人员通过基因沉默和过表达验证了 PsMYB30 在花斑形成中的功能，结果表明，PsMYB30沉默的花瓣颜色更浅，斑点更小，总花青素含量下降23.6%，而主要花色苷成分Pn3G5G下降32.9%；相比之下，PsMYB30 在烟草植物中的过表达导致花朵更红，花青素积累量增加了 14.5 倍。基于表达谱构建共表达网络，该研究表明PsMYB30与参与花青素生物合成的下游PsANS基因呈正相关。此外，该研究还通过酵母单杂交试验、双荧光素酶试验和电泳迁移率变化试验证实PsMYB30可以与花青素合成酶 ( ANS ) 基因的启动子结合并增强其表达。该研究鉴定了一种新的MYB 转录因子 PsMYB30，其通过激活参与花青素生物合成的 PsANS 的表达来促进花斑的形成，研究结果还为其他植物中花瓣斑点的形成提供了新的见解。
原文链接：https://academic.oup.com/pcp/advance-article/doi/10.1093/pcp/pcac085/6609794
【4】Horticultural Plant Journal|芍药花瓣黄酮类提取物组成、抗氧化活性及对H2O2诱导的BRL3A细胞氧化损伤的保护机制
Horticultural Plant Journal 表了陶俊教授团队题为“Composition and antioxidant activity of Paeonia lactiflora petal flavonoid extract and underlying mechanisms of the protective effect on H2O2-induced oxidative damage in BRL3A cells”的研究论文。
该研究采用固相萃取技术分离芍药花瓣中黄酮类化合物并鉴定出 21 种黄酮类化合物。主要为异黄芩素-7-（6'-乙酰基-(1->2)-葡萄糖苷）、野黄芩苷甲酯、山柰酚、木犀草素-3',7-二葡萄糖苷等。其中 异黄芩素-7-(6'-乙酰基-(1->2)-葡萄糖苷）和野黄芩苷甲酯为首次在芍药花瓣中分离。进一步通过细胞实验表明，芍药花瓣黄酮类提取物同时具有细胞保护和抗氧化作用，通过清除ROS和激活Nrf2信号通路下游抗氧化酶基因的表达，保护细胞免受H2O2诱导的氧化应激。本研究证实芍药花瓣黄酮类提取物具有较强的抗氧化活性，解析了其在细胞水平上的抗氧化机制，为观赏芍药花瓣的综合利用提供了新的思路。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468014122000516
转自：植物生物技术Pbj
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