Hortic Res | 丹参JAZ家族蛋白在茉莉酸诱导丹参酮类和酚酸类物质合成中的功能多效性、多样性和冗余性

丹参（Salvia miltiorrhiza）又名红根、赤参等，是我国传统大宗药材，作为研究次生代谢物质合成和调控的“模式药用植物”而备受关注。丹参中有效成分主要分为水溶性的酚酸类物质和脂溶性的丹参酮类物质。外源施加茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate, MeJA）能够同时促进丹参酮类和酚酸类物质的合成。JAZ（Jasmonate-ZIM domain）家族蛋白作为茉莉酸信号途径中的抑制因子抑制相关转录因子活性，处于茉莉酸信号途径的核心位置。然而，丹参JAZ家族蛋白在茉莉酸诱导丹参酮和酚酸生物合成中的分工和机制还不完全清楚。

近日，Horticulture Research上线了（Advance Access）西北农林科技大学生命科学学院和浙江理工大学生命科学与医药学院合作完成的题为Functional pleiotropism, diversity and redundancy of Salvia miltiorrhiza Bunge JAZ family proteins in jasmonate-induced tanshinone and phenolic acid biosynthesis的研究论文。该研究解析了丹参JAZ家族蛋白在茉莉酸诱导丹参酮类和酚酸类物质合成中的功能多效性、多样性和冗余性。

前期工作中，研究者通过全基因组水平鉴定分析了丹参JAZ基因家族，克隆得到了9条SmJAZs基因的全长序列，分别命名为SmJAZ1、SmJAZ2、SmJAZ3、SmJAZ4、SmJAZ5、SmJAZ6、SmJAZ8、SmJAZ9和SmJAZ10。通过过表达和RNAi技术证明SmJAZ8作为MeJA诱导丹参酮类和酚酸类物质合成的核心负调控因子（Pei et al. 2018, Journal of Experimental Botany）。

研究人员以丹参毛状根为材料，通过过表达证明所有丹参JAZ家族蛋白均作为MeJA诱导丹参酚酸类物质合成的负调控因子。SmJAZ1、SmJAZ2、SmJAZ5、SmJAZ6和SmJAZ9作为MeJA诱导丹参酮类物质合成的正调控因子，而SmJAZ3和SmJAZ4作为MeJA诱导丹参酮类物质合成的负调控因子。

其具体分子机制为：

1. SmJAZs形成同源和异源二聚体，这在蛋白水平增加了SmJAZs功能的多样性和冗余性；

2. SmJAZs相互之间在转录水平上存在正向和负向调控，这在转录水平增加了SmJAZs功能的多样性和冗余性；

3. SmJAZs与丹参酮类和酚酸类物质正负调控转录因子存在互作关系（图1），这说明SmJAZs通过复杂的调控网络参与调控丹参酮类和酚酸类物质合成。

图1 SmJAZs与转录因子的互作分析

以上结果说明丹参JAZ家族蛋白在茉莉酸诱导丹参酮类和酚酸类物质合成中的功能具有多效性、多样性和冗余性。本研究为探讨植物JAZ家族蛋白在茉莉酸信号途径中的功能分工奠定了基础。

西北农林科技大学生命科学学院麻鹏达副教授、裴天林博士、博士研究生吕兵兵为论文的共同第一作者。西北农林科技大学生命科学学院麻鹏达副教授、董娟娥教授和浙江理工大学生命科学与医药学院梁宗锁教授为论文的共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金（31670295、31670301和81773835）的资助。

文章链接：https://doi.org/10.1093/hr/uhac166

转自：“植物科学SCI”微信公众号

如有侵权，请联系本站删除！