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项目文章│南京农业大学汪良驹团队发现ALA诱导苹果黄酮醇积累的新机制

2022-03-29  来自: 南京禾稼春生物科技有限公司 浏览次数:90

黄酮醇是一类重要的次生代谢产物,在防治人类肿瘤、预防心血管疾病、降低血糖血脂、抗氧化、抗病毒、抗过敏等方面发挥着重要作用。苹果除了含有多种维生素之外,还富含黄酮醇,这是“一日一苹果,医生远离我”的重要原因。了解黄酮醇的生物合成调控对改善苹果果实品质、提高苹果营养价值和提高苹果环境适应性具有重要意义。


2022年2月,南京农业大学汪良驹团队在International Journal of Molecular Sciences上发表了题为“MdSCL8 as a Negative Regulator Participates in ALA-Induced FLS1 to Promote Flavonol Accumulation in Apples”的研究论文,该研究发现MdSCL8作为MdFLS1的新调节因子,在ALA诱导苹果黄酮醇积累的过程中发挥负调控作用。该项目中所用的苹果酵母文库由欧易生物构建。


南京农业大学汪良驹团队

本研究首先检测到ALA处理后的苹果愈伤组织中黄酮醇含量显著升高,证实了ALA对愈伤组织中黄酮醇积累存在促进作用(如图1A)。进一步检测发现,ALA处理的苹果愈伤组织中MdFLS1 表达量显著上升(如图1B)。同时通过GUS检测,发现这是ALA处理增强了MdFLS1启动子活性(如图1C-D)

南京农业大学汪良驹团队

                   图1 ALA处理对苹果愈伤组织中黄酮醇含量、MdFLS1表达及启动子活性的影响


为了挖掘影响ALA诱导苹果黄酮醇积累的关键调控因子,作者以Y1HGold[proMdFLS1-AbAi] 为诱饵,通过酵母单杂交筛选了ALA处理后的苹果愈伤组织cDNA文库。结果显示筛选出的蛋白质主要参与光合作用调控、碳糖代谢、氧化/渗透胁迫响应、木质素生物合成、果实成熟发育等过程,以及一些功能未知的蛋白质。其中, MdSCL8转录因子,由于其在草莓中的同源基因已被报导与黄酮的合成有关,引起了研究者的注意。进一步通过Y1H assay验证确认了MdSCL8可以与MdFLS1启动子互作(如图2A)。通过双荧光素酶实验和GUS检测,发现MdSCL8可以负向调控MdFLS1启动子活性(如图2B-D)。

南京农业大学汪良驹团队


                                                 图2 MdSCL8与MdFL启动子的相互作用


对MdSCL8进行基因结构分析和亚细胞定位检测,发现MdSCL8属于GRAS家族,定位在细胞核。通过构建MdSCL8过表达和沉默表达的转基因株系,检测到MdSCL8在黄酮醇生物合成中起负调控作用,并参与到ALA调节的黄酮醇积累(图3)

南京农业大学汪良驹团队


南京农业大学汪良驹团队

                                                  图3 MdSCL8的结构分析、亚细胞定位和功能验证


本研究同时对正向调控黄酮醇积累的转录因子MdMYB22 和MdHY5 的作用进行了研究,通过构建MdMYB22 和MdHY5 沉默株系以及ALA处理,检测并对比分析黄酮醇含量,发现当MdMYB22或MdHY5途径被抑制时,ALA对黄酮醇的积累具有补偿作用。也就是说,MdMYB22和MdHY5可能参与ALA诱导的黄酮醇积累等途径,并且还可能存在其他途径。Y2H assay、BiFC及Luciferase assay等实验发现MdMYB22和MdHY5存在相互作用,但与MdSCL8无互作(图4)


南京农业大学汪良驹团队

图4 MdHY5、MdMYB22和MdSCL8相互作用分析

(注:不同互作验证技术结果存在差异)


南京农业大学汪良驹团队

ALA通过调控MdFLS1的表达促进苹果体内黄酮醇的积累。在这一过程中,一种新的负调节因子——GRAS家族的MdSCL8,以及两种正调节因子MdMYB22和MdHY5被证实发挥了重要作用。


本研究探讨了ALA诱导苹果黄酮醇积累的机制,为植物黄酮醇生物合成调控提供了新的见解,有利于改善果实营养,促进人体健康。


文章链接:

https://doi.org/10.3390/ijms23042033

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