MYB 转录因子介导的14-3-3蛋白调控大豆异黄酮生物合成的机制研究

Isoflavonoids are plant secondary metabolites predominantly produced in leguminous plants. These compounds play important roles in root nodulation and plant defense as well as possess human health benefits. Study on soybean isoflavonoid biosynthesis regulation is very important for the manipulation of isoflavonoids content in soybean，but not well established at the present. We have recently identified a isoflavonoid regulator GmMYB176 and estabilished that 14-3-3 proteins regulate the intracellular localization of this regulator and affect isoflavonoid biosynthesis in soybean. Very recent study indicates that soybean 14-3-3 proteins maybe regulate more than one MYB transcription factors to regulate isoflavonoid biosynthesis. Thus, in current project: MYB transcription factors interacted with 14-3-3 proteins will be systematically screened from the global gene expression data based on two soybean cultivars with different isoflavonoid content; Function of MYB transcription factors interacted with 14-3-3 proteins will be analyzed in isoflavonoid biosynthesis pathway; Action mode of 14-3-3 proteins on these MYB transcription factors and 14-3-3 isoform specificity will be disclosed. The completion of this project will provide a rich understanding for the soybean isoflavonoid biosynthesis regulation and important reference for soybean genetic breeding, and also provide theoretical reference for the plant secondary metabolism regulation.

大豆异黄酮是豆科植物中产生的一类次生代谢物，它在根瘤的形成及植物防御中发挥重要功能，对人类健康也有诸多益处。研究大豆异黄酮的生物合成调控对于有目的控制大豆体内异黄酮含量具有重要意义，但目前该领域的研究还比较薄弱。我们鉴定了转录因子GmMYB176是异黄酮生物合成调控者, 14-3-3蛋白调控其亚细胞定位，影响异黄酮合成。新近研究暗示14-3-3蛋白可能不只调控一个MYB转录因子，进而调控异黄酮的生物合成。因此，本项目将：从异黄酮含量不同的两个大豆品种基因表达数据库中，系统筛选与14-3-3蛋白相互作用的MYB转录因子；分析这些MYB转录因子在异黄酮合成调控中的功能；阐释14-3-3蛋白作用MYB转录因子的机理及异型体的特异性。该项目的完成将丰富人们对大豆异黄酮合成调控网络的认识，为大豆遗传育种提供重要的参考，也为植物次生代谢方面研究提供理论依据。

大豆异黄酮是豆科植物中产生的一类次生代谢物，它在根瘤的形成及植物防御中发挥重要功能，对人类健康也有诸多益处。研究大豆异黄酮的生物合成调控对于有目的控制大豆体内异黄酮含量具有重要意义，但目前该领域的研究还比较薄弱。我们鉴定了转录因子GmMYB176是异黄酮生物合成调控者, 14-3-3蛋白调控其亚细胞定位，影响异黄酮合成。14-3-3蛋白可能不只调控一个MYB转录因子，进而调控异黄酮的生物合成。因此，本项目结合差异表达数据库以及基因组表达数据，通过酵母双杂以及双分子荧光互补得到了3个与 14-3-3蛋白相互作用的大豆MYB转录因子；基因表达分析表明其中MYB133基因表达与大豆种胚发育过程中异黄酮的积累呈正相关；将此MYB转录因子在大豆毛根中进行过表达导致异黄酮合成关键酶基因CHS8,IFS基因表达的增强，毛根中异黄酮含量的积累，说明该基因参与了异黄酮生物合成过程的调控；该基因还响应非生物胁迫的诱导，在拟南芥中过表达表现BR缺乏的表型；该MYB转录因子在拟南芥中的过表达导致黄酮类化合物相关基因CHS以及CHI基因表达的增强，BR合成关键酶基因DWF4表达的降低，进一步说明MYB133基因参与黄酮类化合物以及油菜素内酯生物合成的双重调控；MYB转录因子之间的蛋白互作研究以及它们与4-3-3蛋白互作进一步证实了14-3-3蛋白通过调控多个MYB转录因子进而调控异黄酮生物合成；期间对植物14-3-3蛋白的进化与异型体特异性进行了研究。本项目的完成丰富了大豆异黄酮生物合成调控机理的研究，为大豆遗传育种提供了新的遗传因子，也为植物次生代谢调控网络提供了基础。