《植物所揭示葡萄白藜芦醇合成反馈调节机制》

  • 来源专题:中国科学院亮点监测
  • 编译者: yanyf@mail.las.ac.cn
  • 发布时间:2019-03-30
  • 白藜芦醇( resveratrol ,缩写为 Res )属于多酚化合物中的芪类化合物,在植物中主要具有抗生物胁迫的作用。近年研究表明,白藜芦醇具有防治癌症和心血管疾病的作用,因此受到学术界和企业界的高度重视。自然界中,只有葡萄等少数植物能够合成并积累白藜芦醇,葡萄已成为市场上白藜芦醇的重要来源。然而,目前人们对葡萄白藜芦醇合成的分子调控机理知之甚少,仅知道转录因子 VvMYB14 和 VvMYB15 可以直接调控白藜芦醇生物合成的关键酶——芪合酶( stilbene synthase , STS )基因的转录。   

    中国科学院植物研究所李绍华研究组长期致力于葡萄白藜芦醇合成调控机制的研究。研究人员发现,葡萄 WRKY 基因家族成员VvWRKY8 在葡萄响应 UV-C 辐射的过程中,与VvMYB14 和VvSTSs 高度共表达;在葡萄中瞬时和稳定过表达VvWRKY8 ,均可导致葡萄芪合酶基因成员VvSTS15/21 和VvMYB14 转录水平下降、白藜芦醇积累减少。进一步研究发现, VvWRKY8 不能直接转录调控VvSTS15/21 和VvMYB14 ; VvMYB14 通过其 N 端与VvSTS15/21 启动子结合并转录激活其表达,不能直接转录调控VvWRKY8 表达;VvWRKY8 通过其 N 端与 VvMYB14 的 N 端蛋白互作,从而抑制 VvMYB14 诱导的VvSTS15/21 转录。研究人员还发现,外源白藜芦醇可以导致葡萄悬浮细胞中VvWRKY8 表达升高、VvMYB14 和VvSTS15/21 表达降低。   

    该研究结果揭示了葡萄白藜芦醇合成存在 VvMYB14-VvSTS15/21-Res-VvWRKY8 的反馈调节机制,对于深入研究葡萄白藜芦醇合成精细调控机制具有重要意义,同时对利用生物工程方法生产白藜芦醇或培育高白藜芦醇含量葡萄品种具有重要价值。   

    该成果于近日正式发表在国际学术期刊 Journal of Experimental Botany 。编辑部在同期配发了题为 Regulation of resveratrol biosynthesis in grapevine: new approaches for disease resistance? 的评论文章,给予该研究高度评价。李绍华研究组博士研究生姜金铸为论文的第一作者,李绍华和王利军为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金面上项目和宁夏回族自治区葡萄育种专项的资助。

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    • 编译者:季雪婧
    • 发布时间:2024-10-28
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  • 《揭示植物组织再生机制可提高农作物种植效率》

    • 来源专题:农业科技前沿与政策咨询快报
    • 编译者:李楠
    • 发布时间:2017-11-28
    • 人类和动物的缺陷组织或受损组织可通过干细胞再生得以修复,干细胞作为基本的未分化细胞,可分化成更具体的细胞类型并分裂出新的干细胞,以代替受损的组织细胞。植物的修复模式与此相近,只是它们的修复能力更强。尽管这一特点早在几百年前便被应用于嫁接和植物组织培养技术中,但植物损伤后细胞再生的整体机制依旧不明。 比利时根特大学(Ghent University)VIB生命科学研究所利芬·德维尔德教授(Lieven De Veylder)带领的团队在植物中发现了一种调控组织修复能力的新型蛋白质络合物。当一个植物细胞死亡时,便会向周围细胞发出信号,激活这一蛋白质络合物,继而激发周围的细胞进行分裂,从而产生新细胞以代替死亡细胞。了解这一机制可提高农作物和可食植物的种植效率,以及其对寄生植物的抵抗力,这一发现具有重大的农业价值。这项科研成果现已发表在权威杂志《自然-植物》。 德维尔德(De Veylder)教授表示:“许多植物及农作物并不具有快速的修复系统,例如,水稻、小麦、玉米、香蕉、洋葱等。若能完全了解这一修复系统,我们便有可能借此提高这类植物的培育效率。同时,葡萄种植和其它果树种植所采用的嫁接技术也可以得到完善,有助于降低嫁接失败概率。”事实上,1%的开花植物就是通过该研究所揭示的机制而繁育生长的移植物。此外,该研究成果也可能成为对抗寄生植物的一种新型生态策略。未来,科学家们或许可以阻断这些寄生生物的自然嫁接,并将其转化为具有高经济效益的作物。 德维尔德教授表示:“我们的研究成果证实了科学利用进化机制的方式。毕竟,大自然已经逐渐形成了几乎可以解决所有生物问题的办法。之后,我们会探究这一研究成果是否可用于推断玉米等作物的细胞再生机制,并努力找出激活这类蛋白质络合物的信号物质。作为科学家,我们有责任全面了解这些生物进化机制,使其服务于农业生产等。” (编译 李楠)