Factor AsMYC2 Controls the Jasmonate-Responsive Expression of ASS1 Regulating Sesquiterpene Biosynthesis in Aquilaria sinensis (Lour.) Gilg
- 作者
- Yan-Hong Xu, Yong-Cui Liao, Fei-Fei Lv, Zheng Zhang, Pei-Wen Sun, Zhi-Hui Gao, Ke-Ping Hu, Chun Suil, Yue Jin, Jian-He Wei
- 单位
- Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, No. 151, Malianwa North Road, Haidian District, Beijing 100193, China; Hainan Branch Institute of Medicinal Plant (Hainan Provincial Key Laboratory of Resources Conservation and Development of Southern Medicine), Chinese Academy of Medical Sciences & Peking Union Medical College, Wanning 571533, China; Basic Medical School, Jiangxi University of Traditional Chinese Medicine, Xingwan Road 818, Nanchang, Jiangxi, 330004, China
- 杂志
- Plant & Cell Physiology（2017）
- DOI
- 10.1093/pcp/pcx122
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
解析茉莉酸信号通路中转录因子AsMYC2调控沉香倍半萜合酶ASS1表达的分子机制
研究策略
从白木香中克隆AsMYC2，分析其表达模式、亚细胞定位及与AsJAZ1的互作；在拟南芥中过表达AsMYC2检测对倍半萜合酶基因TPS11/TPS21的影响；利用酵母单杂交和染色质免疫沉淀(ChIP)验证AsMYC2与ASS1启动子的结合；通过烟草瞬时共表达系统验证AsMYC2对ASS1表达的激活作用及MeJA的增强效应。
核心内容
该研究从白木香中克隆并功能鉴定了茉莉酸信号通路关键转录因子AsMYC2，系统解析了其调控沉香倍半萜合酶ASS1表达的分子机制。研究分析了AsMYC2的组织表达模式与亚细胞定位，发现其在茎中表达水平约为叶的8倍，MeJA处理后0.5小时和4小时出现两个表达峰值，随后ASS1在6小时达到峰值。在拟南芥中过表达AsMYC2可使倍半萜合酶基因TPS11和TPS21转录水平提高约2倍，并能部分恢复myc2-2突变体中相关基因的表达及MeJA响应。通过酵母单杂交和染色质免疫沉淀实验证明AsMYC2直接结合ASS1启动子中-256至-47区域内的G-box基序，烟草瞬时共表达实验进一步验证了AsMYC2对ASS1启动子活性的激活作用，且MeJA处理可增强该效应。结果表明AsMYC2作为茉莉酸信号通路正调控因子，通过直接结合ASS1启动子中的G-box基序激活其表达，从而促进沉香倍半萜生物合成，为茉莉酸信号调控沉香倍半萜合成提供了直接分子证据。
创新点
首次从白木香中克隆并功能鉴定茉莉酸信号通路关键转录因子AsMYC2，揭示其通过直接结合ASS1启动子中的G-box基序激活ASS1表达，从而调控沉香倍半萜生物合成的分子机制，为茉莉酸信号调控沉香倍半萜合成提供了直接证据。
研究对象（5）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Aquilaria sinensis (白木香) | JA信号通路 | AsMYC2 | AsMYC2 | 调控 | bHLH转录因子，JA信号通路核心调控因子，直接结合ASS1启动子G-box |
| Aquilaria sinensis (白木香) | 倍半萜生物合成 | ASS1 | ASS1 (δ-guaiene synthase) | 催化 | 关键倍半萜合酶，催化FPP环化生成δ-愈创木烯等 |
| Aquilaria sinensis (白木香) | JA信号通路 | AsJAZ1 | AsJAZ1 | 调控 | JAZ蛋白，与AsMYC2互作，在无JA时抑制其活性 |
| Arabidopsis thaliana (拟南芥) | 倍半萜生物合成 | TPS21 | TPS21 | 催化 | 花挥发物倍半萜合酶，受AsMYC2上调表达 |
| Arabidopsis thaliana (拟南芥) | 倍半萜生物合成 | TPS11 | TPS11 | 催化 | 花挥发物倍半萜合酶，受AsMYC2上调表达 |
关键发现
- AsMYC2编码673个氨基酸，预测分子量约73.5 kDa，pI 5.53
- AsMYC2在茎中表达水平约为叶的8倍，根中约为叶的4倍
- MeJA处理后AsMYC2表达在0.5 h和4 h出现两个峰值，ASS1在6 h达到峰值
- 在拟南芥中过表达AsMYC2使TPS11和TPS21转录水平提高约2倍，并能部分恢复myc2-2突变体中这两基因的表达及MeJA响应
- 酵母单杂交和ChIP实验证明AsMYC2直接结合ASS1启动子中-256至-47区域（含G-box motif）
- 烟草共转化实验显示AsMYC2激活ASS1启动子驱动的GFP表达，MeJA处理进一步增强该激活作用。
研究结论
AsMYC2作为茉莉酸信号通路中的正调控因子，通过直接结合ASS1启动子中的G-box基序激活ASS1表达，从而促进沉香倍半萜的生物合成，该过程受茉莉酸信号调控。