陕西师范大学曹晓燕/中科院植物所杨效曾等揭示miR858-SbMYB47模块调控黄芩类黄酮生物合成的机制

学术   2024-11-12 14:34   北京  

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来源:植物代谢研究

植物中存在一类名为微小RNA(miRNA)的非编码单链RNA,能够通过抑制靶基因的转录和翻译来调控基因表达。在植物的次生代谢中,miRNAs扮演了至关重要的角色。黄芩(Scutellaria baicalensis Georgi)的干燥根是广泛应用的传统中药,主要活性成分为类黄酮(如黄芩苷、汉黄芩苷和黄芩素),这些成分具有多种药理活性。然而,尽管黄芩的基因组已被解析,关于其miRNA的信息仍相对有限。


陕西师范大学曹晓燕教授团队联合中科院植物研究所杨效曾研究员等在Plant Physiology在线发表了题为microRNA858 represses the transcription factor gene SbMYB47 and regulates flavonoid biosynthesis in Scutellaria baicalensis的研究论文,首次揭示了黄芩中miR858–SbMYB47模块在类黄酮生物合成中的调控机制。

本研究通过构建黄芩不同组织(根、茎、叶和花)的12个小RNA文库,共鉴定出129个miRNA,其中包括来自27个miRNA家族的99个已知miRNA和30个预测miRNA。利用psRNAtarget和降解组测序验证,共揭示了15个miRNA家族的46个可靠靶基因。研究表明,miR858–SbMYB47模块可能与类黄酮的生物合成有关。在烟草(Nicotiana benthamiana)叶片中的瞬时表达试验证实,miR858可以靶向并抑制转录因子基因SbMYB47的表达。通过人工miRNA抑制miR858和过表达SbMYB47显著增加了黄芩毛状根中的类黄酮含量,而抑制SbMYB47表达则会抑制类黄酮的积累。酵母单杂交和双荧光素酶报告基因试验表明,SbMYB47直接结合并激活了黄芩苯丙氨酸解氨酶3(SbPAL-3)和黄酮合酶II(SbFNSⅡ-2)的启动子。

 

Validation of SbMYB47 as a target gene of Sb-miR858. 


综上,该研究首次揭示了黄芩中miR858–SbMYB47模块在类黄酮生物合成中的调控机制,提供了通过代谢工程生产具有重要药理活性类黄酮的新策略。这一发现为未来的中药资源优化和药用植物代谢研究奠定了基础。

Expression analysis of key enzyme genes for flavonoid biosynthesis pathway in transgenic lines


原文链接:https://academic.oup.com/plphys/advance-article/doi/10.1093/plphys/kiae607/7888932?login=true


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