土壤盐碱化是一个世界性的问题。目前，全世界约有8.31×108公顷的土地遭受不同程度的盐碱化和碱化，而且这一面积还在不断增加。玫瑰作为一种耐盐灌木，不仅是生态修复的理想树种，而且其花瓣中富含的次生代谢物广泛应用于化妆品、医药和食品工业。玫瑰在盐碱地中能够正常生长，进化出复杂的适应机制，但其花瓣中代谢的调控机制尚不明确，这大大限制了玫瑰在盐碱地生态修复和高附加值产品开发中的应用。
2024年10月，Horticulture Research上线了（Advance Access）青岛农业大学资源与环境学院柴国华教授团队题为Saline-alkali stress affects the accumulation of proanthocyanidins and sesquiterpenoids via the MYB5-ANR/TPS31 cascades in the rose petals的研究论文。
本研究综合探究了盐碱胁迫条件下玫瑰花瓣中次生代谢物积累的机制。在盐碱胁迫下，1363个基因和196种代谢物丰度发生了显著变化。这些差异表达基因和差异积累代谢物主要与黄酮类、萜类代谢和细胞壁重建有关。其中，转录因子MYB5与黄酮类和萜类化合物丰度高度关联。在合成生物学底盘植物烟草中，玫瑰TERPENE SYNTHASE 31 (TPS31)基因在自身启动子驱动下过表达导致多种萜类化合物丰度发生显著变化，特别是，盐碱胁迫诱导倍半萜类物质（大麻素）大量积累。进一步研究发现，MYB5直接激活ANR表达促进原花青素（PA）合成，同时直接抑制TPS31表达阻止倍半萜合成。盐碱胁迫减除了MYB5对ANR和TPS31表达的调控作用，进而影响原花青素和倍半萜积累（图2）。本研究的发现有助于在盐碱地开发利用玫瑰，通过绿色合成花瓣内含物保障食品医药保健行业原料供应。
图1 玫瑰花瓣不同发育时期的次生代谢物
图2 盐碱胁迫抑制MYB5调控ANR和TPS31表达
青岛农业大学木本植物营养与代谢团队成立于2021年，现有教职工4人、博硕士研究生20余人。团队负责人柴国华教授先后入选“泰山学者”，中国科学院青年促进会。团队围绕林木维管发育、营养运输及次生代谢物合成调控方面开展研究。目前主持国家自然科学基金、国家重点研发计划子课题、山东省良种工程课题等项目30余项，在Plant Cell、New Phytol、JIPB等国际主流期刊发表学术论文40余篇。
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