金银花MYB类转录因子LjMYB12对绿原酸生物合成的调控研究

Honeysuckle (Lonicera japonica) is an important medicinal plant known for its multiple pharmacological properties such as anti-oxidative, anti-inflammatory, antiviral, anti-carcinogenic and so on. Chlorogenic acid is the most major ingredient for honeysuckle’s pharmacological activities and the content of which is used as the main indicators of quality for the evaluation of honeysuckle. As one of the most important secondary metabolites in plants, the biosynthesis of chlorogenic acid is catalyzed by a series of enzymes encoded by structural genes which strictly regulated by a variety of transcription factors. The study of chlorogenic acid biosynthesis related structural genes has made significant progress in plants, but little is known about the regulation genes. In our earlier study, we analyzed the MYB gene family in honeysuckle based on transcriptome sequencing data and identified a MYB gene named as LjMYB12, which showed high similarity with AtMYB12 of Arabidopsis. In this work, we intend to employed expression analysis, subcellular localization, ChIP, gene silencing and gene overexpression approaches to study the regulation function of LjMYB12 in chlorogenic acid biosynthesis. This study will provide insight into chlorogenic acid genetic improvement using transcription factor genetic engineering in honeysuckle.

金银花是一种重要的药用植物，具有抗氧化、抗炎、抗病毒、抗癌等多种药效。绿原酸是金银花中最为主要的药用活性成分，其含量是评价药用金银花质量的主要指标。作为一种重要的植物次生代谢产物，绿原酸的生物合成是由许多结构基因所编码的酶催化的一系列代谢反应所组成，而结构基因的表达受到众多转录因子的严格调控。目前植物中绿原酸结构基因的研究已取得很大进展，但是其转录调控研究却鲜有报道，而金银花中至今未见相关报道。本项目组前期基于金银花转录组数据分析了其MYB家族转录因子，鉴定并克隆了一个与拟南芥AtMYB12同源的MYB类转录因子编码基因，命名为LjMYB12。本研究拟通过表达分析、亚细胞定位、ChIP、基因沉默、基因过表达等方法研究LjMYB12对金银花绿原酸生物合成的调控机制。该研究对利用转录因子基因工程实现金银花绿原酸遗传改良具有重要指导意义。

金银花是一种重要的药用植物，在中药中具有广泛的应用。绿原酸是金银花中最为主要的药用活性成分，其含量是评价药用金银花质量的主要指标。植物中绿原酸的生物合成起始于苯丙素途径，经由一系列结构基因编码的酶催化生成，而结构基因的表达受到众多转录因子的严格调控。目前绿原酸结构基因的研究已取得很大进展，但是其转录调控研究却鲜有报道。本项目在金银花中克隆得到一个R2R3类MYB转录因子编码基因LjMYB12，表达分析表明在花蕾发育过程中，LjMYB12的表达模式、部分绿原酸合成基因的表达模式和绿原酸累积呈现一定的相关性。亚细胞定位表明LjMYB12定位于细胞核中，这与其预测含有核定位信号序列相符合。将其转化拟南芥，结果表明过表达LjMYB12可以显著上调拟南芥中类黄酮合成基因的表达水平，提高PAL的活性和类黄酮的含量，ChIP-PCR研究表明LjMYB12与拟南芥中同源基因AtMYB12具有类似的调控功能，可以调控类黄酮合成途径中的部分基因的表达。建立了金银花的再生和遗传转化体系，利用CRES-T法沉默LjMYB12，结果显示其对绿原酸含量及绿原酸合成基因的表达并没有显著影响；而过表达LjMYB12却能够显著上调大部分绿原酸合成基因的表达水平并提高绿原酸含量。该研究阐明了LjMYB12对金银花绿原酸生物合成的调控机制，对利用转录因子基因工程实现金银花绿原酸遗传改良具有重要指导意义。