基于转录组学研究橡胶草MYC2转录因子响应茉莉酸信号途径调控橡胶合成的分子机制

As a kind of important industrial raw materials and strategic materials need further research and development of natural rubber. Taraxacum kok-saghyz (TKS) is the greatest potential for development of high-quality natural rubber resources. Development potential for the diversity of natural rubber supply is of great significance in our country. Based on previous we response to TKS methyl jasmonic acid group (MeJA) transcription and expression spectrum analysis, jasmonic acid (JA) indicate that not only is the key to the induction of laticifer differentiation signaling molecules, and rubber biosynthesis mainly by JA signaling pathways regulating, MeJA and MYC2 is rubber in the grass-roots response signaling pathways of the most important transcription factors. This project intends to further analytical MYC2 function in synthetic rubber, through the ChIP - Seq, RNA - Seq and yeast two hybrid screening its regulation of the downstream targets and protein interactions, clarify MYC2 participate in laticifer in rubber in the synthesis of molecular mechanism and regulatory network, study will not only help to further reveal the MeJA induced at the transcriptional level TKS regulatory mechanism of rubber biosynthesis of secondary metabolites, will further clarify MYC2 role in rubber biosynthesis metabolism regulation network and location, TKS for rubber directional genetic improvement of metabolic pathways and the realization of the germplasm of high quality TKS created lay a theoretical basis.

天然橡胶作为一种重要的工业原料和战略物资亟待进一步研究与开发，橡胶草是发展潜力最大的优质天然胶资源，对于实现我国天然橡胶的多元化供应意义重大。基于前期我们对橡胶草响应茉莉酸甲酯（MeJA）的转录组和表达谱的分析，表明茉莉酸（JA）不仅是诱导乳管分化的关键信号分子，同时橡胶生物合成也主要受JA信号途径调节，而MYC2是橡胶草根中响应MeJA信号通路最为重要的转录因子。本项目拟深入解析MYC2在橡胶合成中的功能，通过ChIP-Seq、RNA-Seq和酵母双杂交筛选其调控的下游靶标与互作蛋白，阐明MYC2参与乳管中橡胶合成的分子机制和调控网络，研究不仅将有助于在转录水平上深入揭示MeJA诱导橡胶草次生代谢产物橡胶生物合成的调控机制，也将进一步阐明MYC2在橡胶生物合成代谢调控网络中的作用和位置，为橡胶代谢途径的定向遗传改良、实现高品质橡胶草的种质创制奠定理论基础。

项目基于前期我们对橡胶草响应茉莉酸甲酯（MeJA）的转录组和表达谱的分析，表明茉莉酸（JA）不仅是诱导乳管分化的关键信号分子，同时橡胶生物合成也主要受JA信号途径调节，而MYC2是橡胶草根中响应MeJA信号通路最为重要的转录因子。本项目通过以作为产胶研究的理想模式植物橡胶草为研究对象，探究转录因子TkMYC2通过调控JA信号途径促进橡胶草产胶的重要作用，阐明TkMYC2参与茉莉酸信号途径来缓解干旱压以及调控橡胶合成的功能，利用酵母双杂（Y2H）筛选TkMYC2互作蛋白，解析TkMYC2与JAZ家族蛋白调控关系，研究转录因子TkMYC2通过响应逆境胁迫产生的JA信号通路调控橡胶草根中天然橡胶合成的分子机制。.项目通过分析橡胶草响应JA转录组，筛选克隆到转录因子TkMYC2，TkMYC2在不同组织中均有较高的表达量，TkMYC2不具有组织特异性表达。大部分TkJAZ家族基因在叶中表达；外源JA能够激活JA信号途径相关基因表达；TkMYC2是通过TAD保守结构域与TkJAZ7和TkJAZ9蛋白互作结合来参与JA信号途径。过表达TkMYC2能够显著增强橡胶草的耐旱性，并且在过表达植株中能够显著诱导JA信号通路以及清除活性氧（ROS）系统的基因表达，说明干旱胁迫可激活橡胶草中JA信号的胁迫应答。基于橡胶草转录组数据和qRT-PCR实验发现TkREF1和TkSRPP4受MeJA诱导上调表达。与野生型相比，过表达TkMYC2橡胶草的8个TkSRPP/REF家族基因表达量显著提高。表明TkMYC2不仅能够通过参与JA信号通路调控ROS清除系统相关基因的表达提高植物的抗旱性，而且其抗旱性也与JA介导调控天然橡胶合成的信号转导途径有密切关系。.综上，通过研究转录因子TkMYC2参与调控下游JA响应基因表达的作用，可为揭示转录因子TkMYC2通过响应逆境胁迫产生的JA信号通路调控橡胶草根中天然橡胶合成的分子机制奠定坚实基础并为产胶植物胶乳合成的相关研究提供参考。