丹参酮是中药丹参的主要活性成分。生物激发子酵母菌提取物（YE）与非生物激发子银离子（Ag+）能够有效诱导丹参毛状根中丹参酮的积累，对两者结合处理后的转录组和代谢组分析，表明生物和非生物应激可通过茉莉酸信号途径诱导转录因子表达，进而反过来诱导丹参酮的生物合成。除茉莉酸外，植物激素赤霉素、水杨酸、脱落酸同样能够诱导毛状根中丹参酮的积累。但目前尚不清楚这些信号通路是如何调控丹参酮的生物合成。
图1胁迫响应条件下丹参毛状根转录模式发现ERF-VII类转录因子isotig
（a）利用共表达分析YE与Ag+处理后的丹参转录组，结果发现ERF-VII转录因子isotig的表达在激发子处理后显著上调。（b）与拟南芥ERFs转录因子重构系统进化树，分析并命名为SmERF73。（c）多序列比对及VIIERFs转录因子标志位点阐明该转录因子N端MC位点、NLS信号、保守DNA结合域等保守区。
图2SmERF73沉默株系中丹参酮合成相关基因表达及代谢物积累显著降低，而超量表达株系呈相反变化趋势。由此表明，SmERF73是丹参酮生物合成的正向调控因子。
EV,对照；Ri，基因沉默植株，OE，超量表达植株。
图3SmERF73不仅影响丹参酮合成，还影响其他萜类合酶基因表达。
热图展示了与对照相比，3个干扰株系中萜类合成相关基因的表达量倍数。
图4SmERF73蛋白定位于细胞核，且在根系中高表达。
（a）SmERF73-GFP融合蛋白的瞬时表达揭示其定位于洋葱表皮细胞的细胞核。（b）SmERF73及预测靶基因（DXR1、CPS1、KSL1、CYP76AH3）在不同组织中的相对表达量。（c，d）量化分析显示，SmERF73以及丹参酮生物合成酶编码基因（DXS2、DXR1、CPS1、KSL1、CYP76AH1、CYP76AH3、CYP76AK1）能快速响应YE和Ag+处理，且在MeJA处理后显示不同程度的上调表达。
图5SmERF73可以与DXR1，CPS1，KSL1和CYP76AH3基因启动子的GCC-box结合。
体外实验：（a）酵母单杂实验。上图为pABAi启动子和Pgadt7-SmERF重组质粒结构。SmERF73蛋白分别结合到GCC或GCC-like基序的三重(3×)或双(2×)串联重复序列。以启动子片段proDXR,proKSL1-L,proKSL1-S,proCYP76AH和proCPS1作为诱饵，SmERF73可以与DXR1,KSL1-L(长)，KSL1-S(短)，CYP76AH3,CPS1基因启动子结合。灰色三角形表示酵母的稀释比例。结构名中的数字表示与起始密码子的距离。（b）电泳迁移率实验（EMSA）cis元件图解。（c）EMSA实验表明SmERF73特异性的与GCC位点结合。（d）EMSA实验表明SmERF73特异性的与丹参酮合成相关基因启动子片段结合。
图6SmERF73在体内被特异性结合至GCC和GCC-likebox位点并激活烟草中DXR1、CPS1、KSL1和CYP76AH3的转录
体内实验：（a-d）丹参酮合成相关基因启动子区图解。（e-h）ChIP-qPCR分析表明SmERF73与丹参酮合成基因启动子位点互作。（i）荧光素酶报告子和效应子结构图解。proDXR,proKSL1-L,proCPS,proCYP76AH和proCPS1启动子片段分别用力啊驱动LUC报告基因。35S::SmERF73为效应子。（j-m）SmERF73转录激活丹参酮合成相关基因的瞬时表达实验。图示为注射72h后烟草叶片的荧光图像和荧光强度。
图7SmERF73与SmJAZ3蛋白紧密互作
由于SmERF73受MeJA诱导，推测SmERF73可能参与JA信号通路。酵母双杂交和荧光素酶互补分析表明，SmERF73与茉莉酸信号途径关键抑制因子SmJAZ3互作。（a）酵母双杂交实验。（b，c）烟草裂解-荧光素酶互补实验。
图8SmERF73协同调控丹参酮生物合成的模型
综上所述，丹参SmERF73通过GCC-box结合基序来协同调控丹参酮生物合成必需基因的表达，以响应激发子诱导，同时提示丹参酮合成可能与植物胁迫响应存在潜在联系。
文献分享：吉姣姣
审核：赵承孝预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇