《葡萄白藜芦醇合成调控机制研究获进展》

  • 来源专题:转基因生物新品种培育
  • 编译者: 姜丽华
  • 发布时间:2022-10-31
  •   白藜芦醇是具有芪类结构的多酚类化合物,能够提高植物抵御生物及非生物胁迫的能力,对人体也具有保健作用。葡萄是少数能够合成白藜芦醇的植物之一,也是获取天然白藜芦醇的重要来源。然而,在多数葡萄品种中白藜芦醇含量较低,难以满足市场需求。白藜芦醇的合成除了与葡萄本身的遗传背景有关外,也受到外界环境因素的影响。芪合酶STS是白藜芦醇合成的关键酶,但关于STS基因表达的精细调控机制特别是对环境的响应机制知之甚少。

      中国科学院植物研究所葡萄与葡萄酒科学研发团队通过酵母筛库首次鉴定到对白藜芦醇合成具有负调控作用的R2R3-MYB转录因子MYB30。MYB30与已报道的正调控因子MYB14可以竞争性地结合STS15/21启动子。当葡萄受到紫外光胁迫后,MYB30与MYB14的表达分别下调与上调,这使STS15/21启动子上积累了大量的正调控因子,且STS15/21的表达上调,促进白藜芦醇合成。而当白藜芦醇积累到一定量时,受白藜芦醇诱导的WRKY8转录因子被激活,它可以上调MYB30和下调MYB14的表达水平,其N端还能够与MYB30和MYB14的DNA结合域互作,导致STS15/21表达下调,白藜芦醇合成减少。MYB14-WRKY8-MYB30组成的激活-抑制分子模块揭示了葡萄体内白藜芦醇合成存在自我平衡的机制。同时,这一模块在一定程度上阐释了不同葡萄品种白藜芦醇含量差异的可能机制。该研究为运用基因工程等手段生产白藜芦醇以及培育高含量白藜芦醇葡萄品种奠定了一定的理论基础。

      10月18日,相关研究成果在线发表在The Plant Cell上。美国肯塔基州立大学/中国科学院华南植物园的科研人员参与研究。研究工作得到国家重点研发计划、中国科学院战略性先导科技专项和国家自然科学基金的支持。


  • 原文来源:http://www.cas.ac.cn/syky/202210/t20221021_4852061.shtml
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    • 编译者:姜丽华
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    • 温度是影响生物生存、繁殖和分布的重要因素。在极端寒冷的环境下,一些恒温脊椎动物采取冬眠的方式,而无法调节体温的变温脊椎动物如南极冰鱼可通过产生抗冻蛋白的方式避免体液结冰。而有种不常见的生存策略是忍受体液的结冰,例如分布在北美的木蛙在冬天时会冻成“冰块”,春天时又能融化复苏。虽有较多关于结冰耐受的机制研究,但这种复杂的适应性进化的遗传基础尚不清楚。   中国科学院水生生物研究所研究员何舜平团队对已知唯一具有结冰耐受能力的鱼类葛氏鲈塘鳢(Perccottus glenii)以及其近缘但不具有耐寒能力的海南新沙塘鳢(Neodontobutis hainanensis)开展了比较基因组、转录组和代谢组学分析。研究发现,葛氏鲈塘鳢与海南新沙塘鳢约在1千5百万年前分化,葛氏鲈塘鳢具有更快的蛋白进化速率。    研究发现,葛氏鲈塘鳢基因组中与低代谢(如nadufaf6和atp5f1d)、细胞压力反应(如shc1、oxr1、hspa12b、ercc8和ercc6l2)、细胞骨架稳定性(如kntc2、spc24、haus3、CTT complex、tppp)、抗冻保护剂的合成(如g6pc和g3pp)、跨膜转运(如aqp1、aqp3、aqp4、aqp7和glut2)以及神经传递相关基因(如adora、gabrg2、mglur5和fbxo2)发生了快速进化或特异性扩张,并进一步揭示了相关基因在结冰前期、结冰期和复苏期的表达调控模式,这些基因的适应性变化可能在葛氏鲈塘鳢结冰耐受中发挥重要作用。同时,代谢组学分析揭示了与抗氧化应激反应有关的多种代谢物的含量变化并发现了多种糖类、醇和氨基酸可能是葛氏鲈塘鳢的抗冻保护剂(图1)。   上述研究为剖析变温脊椎动物结冰耐受适应的分子机制提供了证据,并为医学上的抗冻保护剂研发以及解析人类神经相关疾病如抑郁症等疾病的致病机理提供了参考。相关研究成果在线发表在Molecular Biology and Evolution上。
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