近日,中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所牧草種質(zhì)資源保護(hù)與利用科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)解析了生長(zhǎng)素反應(yīng)因子調(diào)控植物類(lèi)黃酮生物合成的分子機(jī)制,為改良植物類(lèi)黃酮品質(zhì)的育種提供了潛在的候選基因。相關(guān)研究成果發(fā)表于《(植物學(xué))Planta》上。
類(lèi)黃酮是植物中具有重要生物活性的次生代謝產(chǎn)物,對(duì)植物的抗逆性以及人類(lèi)和動(dòng)物的營(yíng)養(yǎng)、健康、疾病防治都有重要作用。原花色素是類(lèi)黃酮生物合成途徑中重要的代謝產(chǎn)物,在抑制反芻動(dòng)物臌脹病中發(fā)揮著重要作用。但是,作為“牧草之王”的紫花苜蓿,其原花色素含量嚴(yán)重不足,反芻動(dòng)物采食后易引發(fā)臌脹病。因此,解析以原花色素為主的類(lèi)黃酮的調(diào)控機(jī)制有助于解決動(dòng)物鼓脹病,提高生產(chǎn)效率。
研究人員通過(guò)遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的方法,對(duì)模式植物擬南芥中的23個(gè)生長(zhǎng)素反應(yīng)因子進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)僅有ARF2基因的過(guò)量表達(dá)提高了類(lèi)黃酮和中酮醇、原花色素的含量。研究表明,一方面,ARF2作用于MYB12的上游,通過(guò)調(diào)控F3'H和FLS等黃酮醇分支途徑基因的表達(dá)增加黃酮醇的含量;另一方面,ARF2也作用于調(diào)控原花色素的關(guān)鍵基因TT2的上游,與TT2蛋白相互作用,通過(guò)調(diào)控ANS、ANR、TT12和TT19等原花色素分支途徑基因的表達(dá)提高原花色素的含量。上述結(jié)果解析了生長(zhǎng)素反應(yīng)因子ARF2調(diào)控黃酮醇和原花色素生物合成的分子機(jī)制,為改良植物類(lèi)黃酮品質(zhì)提供了潛在的候選基因,為培育抗臌脹病的紫花苜蓿提供了理論支撐。
該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃支持。
原文鏈接:https://link.springer.com/article/10.1007/s00425-022-03936-w。