白姜花泛素化连接酶E3在花香形成中功能及作用机制的研究

Flower fragrance is one of the essential ornamental qualities and breeding objectives of cut flowers. Hedychium coronarium emited a fresh scent mainly constituted of terpenoid. Ubiquitin served as post-translational modification way that mediated growth and resistance response. Ubiquitin ligase E3 is the key member of the ubiquitin mediated pathway. Study of E3 chemical modification and protein ubiquitination in the terpenoid mechanism has not yet been reported. In order to reveal the function and regulation mechanism of ubiquitination modification in terpenoid pathway, related E3 were selected according to relationship with terpenoid. Moreover, E3 ubiquitination modification of key transcriptional factors (NAC,WRKY, MYB) and downstream regulated target genes were investigated by testing protein levels and VIGS. Study on E3 ubiquitin modification after translation level and function provided new clues to terpenoid release control network and the molecular biology of plant terpenoid theory.

花香是切花的重要观赏品质和育种目标之一，姜花花香主要成分是萜类物质。泛素化是植物体内一类重要的蛋白质翻译后修饰方式，在生长发育和抗性反应中发挥重要作用。泛素连接酶E3是泛素化修饰中作用最关键的成员，有关E3介导的泛素化修饰在萜类释放中的机制，尚未见报道。本项目在获得与萜类释放相关的E3的基础上，分析E3对NAC， WRKY及MYB等重要花香相关转录因子的泛素化修饰，并筛选E3新的互作蛋白及下游靶基因，拟通过泛素化蛋白质水平检测和VIGS沉默分析E3对互作蛋白和下游靶基因的影响，全面解析E3的功能，为萜类释放翻译后修饰水平的研究提供新线索，进一步阐明萜类释放的调控网络，为了解植物萜类释放的分子生物学奠定理论基础。

白姜花(Hedychium coronarium)属姜科姜花属多年生草本植物，其花型奇特、花香浓郁，因此而倍受人们喜爱。花香是切花的重要观赏品质和育种目标之一，姜花花香主要成分是萜类物质。泛素化是植物体内一类重要的蛋白质翻译后修饰方式，在生长发育和抗性中发挥重要作用。泛素连接酶E3是泛素化修饰中最关键的成员，有关E3介导的泛素化修饰在萜类释放中的机制，尚未见报道。本研究采用酵母单杂交筛选文库获得与萜类合成酶的启动子结合的HcNAC和HcZINC，并克隆了HcWRKY，HcMYB和HcMYC转录因子。功能验证实验表明HcNAC，HcMYB，HcMYC和HcWRKY是萜类途径上关键的转录因子，通过结合萜类合成酶HcTPSs启动子，从而调控萜类物质释放。通过姜花花瓣转录组和表达谱测序，挖掘了20个E3泛素连接酶，从中筛选了重要的E3泛素连接酶。通过蛋白质互作实验和泛素化蛋白质水平检测分析表明RING-finger的E3泛素连接酶HcZINC，泛素化修饰HcNAC、HcMYB2和HcMYC2-2转录因子，参与了对上述关键转录因子的泛素化调控，从而影响下游靶基因表达。本研究全面解析HcZINC的功能，为萜类释放翻译后修饰水平和负调控的研究提供新线索，为了解植物萜类释放的分子生物学奠定理论基础。