Hortic Res | 长江大学许锋教授课题组揭示MYC2转录因子调控银杏萜内酯生物合成的分子机制

文摘   2024-09-23 00:00   北京  

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萜内酯是银杏中重要的天然活性成分,具有抗血栓、抗炎、治疗心脑血管疾病和预防阿尔茨海默病等药理活性,是血小板活化因子的强拮抗剂。萜内酯在银杏中的含量极低,难以满足医药行业的需求,限制了TTL相关产业的发展和临床应用,因此清楚了解银杏萜内酯的基因调控网络,可为培育高萜内酯含量银杏新品种提供作用靶点和理论基础。
2024年8月,Horticulture Research上线了(Advance Access)长江大学许锋教授课题组题为The transcription factor MYC2 positively regulates terpene trilactone biosynthesis through activating GbGGPPS expression in Ginkgo biloba的研究论文,揭示了MYC2转录因子通过激活银杏中GbGGPPS的表达正向调控萜内酯生物合成的分子机制。

本研究从银杏中分离鉴定到2个定位在细胞核中的MYC2转录因子——GbMYC2_4和GbMYC2_5,它们受到MeJA的诱导并与银杏萜内酯含量显著正相关。过表达GbMYC2_4和GbMYC2_5的转基因拟南芥根长敏感性分析实验显示GbMYC2_4和GbMYC2_5对MeJA具有强敏感性,表明GbMYC2_4和GbMYC2_5是JA信号中关键的调控节点。银杏中过表达GbMYC2_4和GbMYC2_5提高了萜内酯含量并上调GGPPS等多个萜内酯合成途径中关键酶基因的表达。进一步的DAP-seq、酵母单杂、EMSA和双荧光素酶实验表明GbMYC2_4和GbMYC2_5能够选择特异性结合GbGGPPS启动子中的G-box基序并激活GbGGPPS表达,且GbMYC2_5偏向结合邻近区域A/T富集的G-box。此外,通过酵母双杂和BiFC实验发现GbMYC2_4和GbMYC2_5能分别与GbJAZ1/2/3/4/6/7和GbJAZ1/2/3/4/7相互作用,且GbMYC2_4与JAZ互作的结构域在N端,GbMYC2_5与JAZ互作的结构域在N端和C端,Jas是JAZ与MYC2互作的关键结构域。本研究提出了JA介导的GbJAZ-GbMYC2-GbGGPPS模块调控银杏萜内酯生物合成的分子模型,揭示了MeJA诱导银杏中萜内酯积累的分子机制,丰富了萜类化合物生物合成的调控网络,为通过基因工程提高TTL含量提供了研究基础和靶基因。


图 GbJAZ-GbMYC2-GbGGPPS模块调控银杏萜内酯生物合成的分子模型


长江大学园艺园林学院博士研究生郑嘉瑞廖咏玲副教授和家保副教授为本文的共同第一作者,长江大学园艺园林学院许锋教授为本文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(31901344和31971693)项目的资助。


许锋教授课题组主要从事园林植物遗传学基础与应用研究,在植物次生代谢生物合成、植物生长发育、富硒植物资源挖掘、富硒能力评价及富硒生理分子机制等方面取得系列进展,在Hortic ResPlant PhysiolMol HorticultTree PhysiolJ Hazard MaterSci Total Environ等期刊以第一或通讯作者发表系列研究成果。


郑嘉瑞,长江大学园艺园林学院2021级博士研究生,师从许锋教授。目前在University of Western Australia进行为期1年的访学。主要进行银杏萜内酯生物合成的分子调控研究,目前在Hortic ResPlant PhysiolMol Horticult、园艺学报等期刊发表SCI论文7篇。
文章链接:
https://doi.org/10.1093/hr/uhae228


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