MYB转录因子互作蛋白的鉴定及其对大豆异黄酮生物合成调控机制的研究

Isoflavonoids are one of the specific forms of secondary metabolite products from leguminous plant, which has important physiological functions and applications. Soybean has the highest concentration of isoflavonoids in all legumes. The study of isoflavone biosynthesis regulation is an important topic for improving soybean quality. MYB transcription factors are involved in biosynthetic pathway understanding action mechanism could help us to regulate isoflavones synthesis. However, only little work was done in this area. .We found 6 MYB transcription factors, which had relationship with isoflavonoid biosynthesis in early work. An interacting protein Pmyb12b2-1 was obtained using yeast two-hybrid system responsible for MYB12B2. We are going to investigate interacting mechanism between MYB12B2 and Pmyb12b2-1 including binding site、activity、subcellular localization and how to affect transcription factor MYB12B2. We will carry out experiments to analyze whether Pmyb12b2-1 could work with the other 5 MYB transcription factors and how to regulate the synthesis of isoflavonoids. Experiments will be performed to detect specificity of Pmyb12b2-1 isomer and how to interact with transcription factors. Identification of MYB transcription factors and reaction protein may lead to understanding of isoflavonoid biosynthesis. Therefore, this project has practical implication contributing to genetic improvement in soybean.

异黄酮具有较高的生理功能和应用价值，在大豆中含量最高，研究表明MYB转录因子参与异黄酮的合成，探明其作用机制有助于人为调控异黄酮的生物合成，但目前为止在该方向还有诸多待解决的问题。本课题组前期从大豆中筛选到6个与异黄酮合成相关的MYB转录因子，并利用酵母双杂交筛选到其中一个基因MYB12B2的互做蛋白暂命名为Pmyb12b2-1。本项目将进一步探索MYB转录因子与互作蛋白作用位点，互作蛋白对MYB转录因子的作用方式，包括对转录因子的活性，亚细胞定位及与其他靶标分子结合的影响等，进而探明Pmyb12b2-1与MYB12B2的作用机理；研究Pmyb12b2-1是否能调控其他5个与异黄酮合成相关的MYB转录因子进而调控异黄酮的生物合成；研究互作蛋白Pmyb12b2-1是否具有异形体特异性，如有，则阐释其对MYB转录因子的作用机理及作用特性。该项目的完成，对大豆异黄酮的遗传改良具有理论和实践意义。

大豆是世界最重要的经济作物之一，为人类提供了优质的蛋白、植物油和次生代谢产物如异黄酮等。而大豆生长和品质形成受转录因子的调控。MYB转录因子是最大的转录因子家族之一，在植物逆境响应、生长发育、次生代谢产物合成和激素信号传导等方面挥着重要作用。本研究筛选到7个与大豆品种吉林32籽粒发育协同表达的转录因子，并获得3个互作蛋白，探究了MYB转录因子及互作蛋白参与异黄酮生物合成的调控机理。发表SCI论文6篇；申报专利4项，授权专利1项；发表会议论文1篇；核心期刊1篇；发表科普论文1篇；培养研究生17人，其中博士生4人，学术型硕士9人，专业型硕士4人；博士后出站2人。主要研究结果如下：.1.GmMYB12B2可提高转基因大豆的异黄酮含量及代谢通路中关键酶基因的表达。过表达品系E13MYB001的异黄酮含量为6190.634~7936.56 ug/g，显著高于美国、巴西和阿根廷地区；.2.GmMYBJ3与GmMYB9均能上调CHS8、CHI的表达，对PAL1、IFS2、F3H的表达没有影响，其中GmMYBJ3主要在未成熟胚向成熟种子的发育过程中调控异黄酮的合成，GmMYB9主要在叶片中调控异黄酮的合成；.3.GmMYB68和GmMYB3a提高异黄酮含量的同时，参与了生物胁迫机制，过表达株系中与植物逆境应激途径相关的基因GmABI5、DREB2、GmNHX1、PAL表达量显著增加，发现与大豆广谱抗病性相关的两个基因GmNPR1-1和GmNPR1-2的转录水平也有大幅度增长；.4.过表达GmbHLH3和GmPIF1转录因子能促进大豆发根和拟南芥种子中黄酮类物质的积累；.5.筛选到MYB转录因子的互作蛋白3个，分析了MYB转录因子与互作蛋白作用位点；研究了互作蛋白对MYB转录因子的作用方式，包括对转录因子活性，亚细胞定位及与其他靶标分子结合的影响。并利用基因沉默的方法筛选和鉴定了互作蛋白异形体，研究异形体对与异黄酮合成调控相关的MYB转录因子互做及其调控机理。.本研究结果可丰富人们对大豆MYB转录因子的认知，也可为大豆分子育种提供基因资源。