研究揭示植物花青素合成調控機理

2021-02-08 中科院之聲

5月2日，中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態研究所黃繼榮課題組在2016年5月出版的最新一期《分子植物》（Molecular Plant）上發表了題為DELLA proteins promote anthocyanin biosynthesis through sequestering MYBL2 and JAZ repressors of the MYB/bHLH/WD40 complex in Arabidopsis thaliana 的研究論文。本文通過解析赤黴素信號轉導途徑中關鍵因子DELLA蛋白調控花青素合成的分子機理，揭示了植物通過調控次生代謝產物合成適應環境變化的新機制。

植物雖然不會移動，但也能像動物一樣感知環境的變化並精準應對。大量的研究表明植物抵禦環境脅迫的強大武器就是產生種類豐富的次生代謝產物。花青素就是其中一類廣泛存在於高等植物中的苯丙烷類化合物，使植物的花朵、果實、莖稈、葉片等器官呈現紅色、紫色以及藍色等色彩。花青素不但有助於植物抵禦紫外線輻射、強光、低溫、營養缺乏等逆境脅迫，而且在植物與昆蟲互作的過程中發揮著重要作用。因此，花青素的積累被認為是一種可視化的分子標記，用來判斷植物在生長過程中是否遇到不良環境。然而，不良環境調控花青素合成的分子機理迄今並不十分清楚。

植物為了應對不良的環境條件，在加速合成次生代謝產物的同時又減慢生長，從而協調抗逆與生長之間的平衡。赤黴素（GA）是促進植物生長的重要激素，受GA信號傳導途徑關鍵因子DELLA蛋白的負調控。逆境條件下，GA含量降低，DELLA蛋白積累，導致植物生長遲緩與矮小及花青素含量增加，幫助植物在逆境下生存。那麼DELLA蛋白是如何協調植物生長和防禦的呢？

博士研究生謝燁等在研究員黃繼榮的指導下通過大量的遺傳、生理、分子和生化實驗，發現DELLA蛋白在低溫、低氮和低磷等環境脅迫下大量積累，通過與花青素合成負調控因子MYBL2和JAZ家族蛋白的相互結合，從而解除它們對花青素合成轉錄複合體MYB/bHLH/WD40形成的抑制，進而啟動花青素合成基因的表達、促進花青素的合成。這項研究揭示了調控植物生長與花青素介導的逆境適應之間動態平衡的分子機制。該項目得到國家科技部「973」項目和基金委的資助。

 

上海生科院揭示植物花青素合成調控機理

來源：中國科學院上海生命科學研究院



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