項目文章│南京農業大學汪良駒團隊發現ALA誘導蘋果黃酮醇積累的新機制
2022-03-29 來自: 南京禾稼春生物科技有限公司 瀏覽次數:1061
黃酮醇是一類重要的次生代謝產物，在防治人類腫瘤、預防心血管疾病、降低血糖血脂、抗氧化、抗病毒、抗過敏等方面發揮著重要作用。蘋果除了含有多種維生素之外，還富含黃酮醇，這是“一日一蘋果，醫生遠離我”的重要原因。了解黃酮醇的生物合成調控對改善蘋果果實品質、提高蘋果營養價值和提高蘋果環境適應性具有重要意義。
2022年2月，南京農業大學汪良駒團隊在International Journal of Molecular Sciences上發表了題為“MdSCL8 as a Negative Regulator Participates in ALA-Induced FLS1 to Promote Flavonol Accumulation in Apples”的研究論文，該研究發現MdSCL8作為MdFLS1的新調節因子，在ALA誘導蘋果黃酮醇積累的過程中發揮負調控作用。該項目中所用的蘋果酵母文庫由歐易生物構建。
本研究首先檢測到ALA處理后的蘋果愈傷組織中黃酮醇含量顯著升高，證實了ALA對愈傷組織中黃酮醇積累存在促進作用（如圖1A）。進一步檢測發現，ALA處理的蘋果愈傷組織中MdFLS1 表達量顯著上升（如圖1B）。同時通過GUS檢測，發現這是ALA處理增強了MdFLS1啟動子活性（如圖1C-D）。
圖1 ALA處理對蘋果愈傷組織中黃酮醇含量、MdFLS1表達及啟動子活性的影響
為了挖掘影響ALA誘導蘋果黃酮醇積累的關鍵調控因子，作者以Y1HGold[proMdFLS1-AbAi] 為誘餌，通過酵母單雜交篩選了ALA處理后的蘋果愈傷組織cDNA文庫。結果顯示篩選出的蛋白質主要參與光合作用調控、碳糖代謝、氧化/滲透脅迫響應、木質素生物合成、果實成熟發育等過程，以及一些功能未知的蛋白質。其中， MdSCL8轉錄因子，由于其在草莓中的同源基因已被報導與黃酮的合成有關，引起了研究者的注意。進一步通過Y1H assay驗證確認了MdSCL8可以與MdFLS1啟動子互作（如圖2A）。通過雙熒光素酶實驗和GUS檢測，發現MdSCL8可以負向調控MdFLS1啟動子活性（如圖2B-D）。
圖2 MdSCL8與MdFL啟動子的相互作用
對MdSCL8進行基因結構分析和亞細胞定位檢測，發現MdSCL8屬于GRAS家族，定位在細胞核。通過構建MdSCL8過表達和沉默表達的轉基因株系，檢測到MdSCL8在黃酮醇生物合成中起負調控作用，并參與到ALA調節的黃酮醇積累（圖3）。
圖3 MdSCL8的結構分析、亞細胞定位和功能驗證
本研究同時對正向調控黃酮醇積累的轉錄因子MdMYB22 和MdHY5 的作用進行了研究，通過構建MdMYB22 和MdHY5 沉默株系以及ALA處理，檢測并對比分析黃酮醇含量，發現當MdMYB22或MdHY5途徑被抑制時，ALA對黃酮醇的積累具有補償作用。也就是說，MdMYB22和MdHY5可能參與ALA誘導的黃酮醇積累等途徑，并且還可能存在其他途徑。Y2H assay、BiFC及Luciferase assay等實驗發現MdMYB22和MdHY5存在相互作用，但與MdSCL8無互作（圖4）。
圖4 MdHY5、MdMYB22和MdSCL8相互作用分析
(注：不同互作驗證技術結果存在差異)
ALA通過調控MdFLS1的表達促進蘋果體內黃酮醇的積累。在這一過程中，一種新的負調節因子——GRAS家族的MdSCL8，以及兩種正調節因子MdMYB22和MdHY5被證實發揮了重要作用。
本研究探討了ALA誘導蘋果黃酮醇積累的機制，為植物黃酮醇生物合成調控提供了新的見解，有利于改善果實營養，促進人體健康。
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https://doi.org/10.3390/ijms23042033
