2025年6月3日,西北農林科技大學生命科學學院麻鵬達/董娟娥團隊在《Plant Physiology》在線發表題為“The transcription factor Dof32 coordinates salvianolic acid biosynthesis and drought tolerance in Salvia miltiorrhiza”的研究論文,首次揭示了SmDof32介導茉莉酸(JA)信號轉導通路平衡丹參藥用活性成分積累與干旱脅迫響應中的核心作用。
丹參(Salvia miltiorrhiza)是我國傳統重要中藥材,其主要活性成分包括丹酚酸類與脂溶性丹參酮類物質,在心腦血管疾病防治等方面具有廣泛應用。近年來,隨著藥用植物遺傳改良與分子育種研究的深入,解析丹參中藥效成分合成的調控網絡成為研究重點之一。課題組圍繞JA信號調控網絡已開展系統研究,構建了包括SmJAZs-SmMYC2/SmMYB36、SmMYB36-SmERF6/115等在內的多個調控模塊,闡明了JA誘導丹酚酸與丹參酮積累的關鍵機制(Ma et al., Horticulture Research, 2022;Li et al., Horticulture Research, 2023;Cao et al., The Plant Journal, 2024;Jia et al., Metabolic Engineering, 2024)。揭示了SmJAZs-SmbHLH37/SmERF73-SmSAP4模塊在JA介導鹽脅迫應答與藥用成分平衡積累中的作用機制(Lv et al., New Phytologist, 2024)。
在本研究中,作者鑒定出一個響應JA與干旱信號的Dof類轉錄因子SmDof32,其表達受到MeJA處理及干旱脅迫顯著誘導,啟動子GUS染色結果亦驗證了其在JA與脅迫應答中的表達特性。功能研究顯示,SmDof32過表達顯著提高丹酚酸積累與干旱耐受性,而RNA干擾則產生相反效應。結合毛狀根轉錄組與DAP-seq數據,作者進一步發現SmDof32可直接激活丹酚酸合成關鍵酶基因SmRAS1和JA合成關鍵酶SmLOX8的表達。SmLOX8的功能驗證實驗表明,其過表達能夠促進JA積累并增強抗旱性,而RNA干擾則削弱上述表型,提示其在JA生物合成中的關鍵作用。更重要的是,添加JA合成抑制劑DIECA可顯著抑制SmDof32對丹酚酸積累與抗旱性的提升效應,進一步證實SmDof32依賴JA通路發揮調控作用。
作者還解析了SmDof32上游的轉錄調控機制,發現SmMYB97可結合并激活SmDof32啟動子,而SmJAZ8通過與SmMYB97互作抑制其轉錄激活功能。由于SmJAZ8缺乏典型LPIARR基序,外源MeJA處理后不能有效降解,從而持續抑制SmMYB97活性。該調控網絡揭示了SmDof32處于JA信號響應通路中的重要中繼節點,連接上游JAZ-轉錄因子模塊與下游生理響應路徑。
綜上所述,本研究構建了“SmMYB97–SmDof32–SmLOX8/SmRAS1”分子調控模塊,首次揭示了Dof類轉錄因子在JA介導的次生代謝與逆境適應調控中的雙重功能,為理解代謝與逆境平衡機制提供了新視角,為進一步培育抗逆優質丹參新品種奠定了理論基礎。
西北農林科技大學生命科學學院已畢業博士研究生呂兵兵(現為西北農林科技大學博士后)、碩士研究生馮俏俏與西安市農業技術推廣中心邵改革為論文共同第一作者。麻鵬達教授和董娟娥教授為論文共同通訊作者。研究生左安琪、本科生閆雪嬌和劉晶瑩副教授也參與了部分工作。本研究受到國家自然科學基金面上項目(32270278)和大學生創新創業訓練計劃項目(XN2025013064)資助。
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https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf221
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