广藿香PatTPS启动子功能及DREB转录因子介导的广藿香醇合成调控机制
批准号:
81803657
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
陈立凯
依托单位:
学科分类:
中药资源
结题年份:
2021
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
马新业、陈秀珍、李俊仁、王小兵、刘彦婷
中文摘要
广藿香醇是一种重要三环倍半萜类化合物,是著名中药材广藿香的挥发油主要药用活性成分。广藿香醇合成酶是广藿香醇合成调控的关键酶,但是目前研究局限于基因分离克隆、酶学功能和代谢工程应用等,其分子调控机制鲜有报道。前期实验申请人发现广藿香醇含量、PatTPS表达量以及PatTPS启动子活性均明显响应茉莉酸甲酯和乙烯诱导。数据库预测获得启动子上多个与非生物刺激响应相关序列元件,并通过筛选获得与之结合的新的转录因子PatDREB。研究基础暗示PatDREB很可能结合启动子DRE元件,调节靶基因PatTPS的转录,参与某些激素信号通路影响PatTPS表达模式,进而调控广藿香醇的生物合成。本课题拟系统地展开广藿香醇合酶基因PatTPS启动子功能研究,并且解析DREB转录因子介导的PatTPS的转录激活和表达调控,揭示广藿香醇的生物合成机理,为倍半萜的生物合成通路分子互作和调控网络等提供理论基础。
英文摘要
Patchouli alcohol is an important tricyclic sesquiterpene, which is the main medicinal bioactive component of the famous chinese herbal medicine of Pogostemon cablin. The patchoulol synthase is the key enzyme for the biosynthesis and regulation of patchouli alcohol. However, so far, its studies were restricted to gene clonging, enzyme function, or etabolic engineering application, etc., and the molecular regulation mechansim was limited. On the basis of previous experiment, we found that content of patchouli alcohol, expression level of PatTPS, and promoter of PatTPS were all induced by MeJA and ETH. Many abiotic-induction response elements were predicted through the promoter using database, and a novel transcription factor of PatDREB was screened and identified to bind to it. On the basis of this study, it was suggested that PatDREB probably bound to the DRE element, regulated the transcription of the target gene of PatTPS, and mediated the expression pattern of PatTPS by participating in certain hormonal signaling pathways, and then regulated the biosynthesis of the PatTPS. Our project intends to systematacially study the promoter function of the PatTPS, and dissects the transcriptional activation and expression regulation of PatTPS mediated by DREB, revealing the regulatory mechanism and molecular interactions regulatory network of biosynthesis of patchouli alcohol.
广藿香醇是一种三环倍半萜,是从广藿香中提取的广藿香油的主要活性成分,在医学和商业上具有重要应用意义。迄今为止,广藿香醇的生物合成途径已被阐明;然而,转录因子对广藿香醇生物合成的转录调控仍然未知。本研究中,我们分离了广藿香醇合酶(PatPTS)基因的启动子,发现茉莉酸甲酯(MeJA)处理可以显著诱导其转录活性。通过酵母单杂交(Y1H)和双荧光素酶(dual-LUC)检测发现,全新的一个核位置的AP2/ERF转录因子PatDREB可直接结合并激活PatPTS启动子。广藿香叶中过表达PatDREB导致广藿香醇产量显著增加,MVA途径基因表达显著上调。酵母双杂交(Y2H)分析也揭示了PatDREB和JAZ4之间的相互作用,表明PatDREB可能在JA信号通路中发挥作用。此外,Y2H和pull down分析进一步发现,PatDREB可以与PatSWC4相互作用,它们协同促进了广藿香醇的生物合成。此外,PatJAZ4可以抑制PatDREB-PatSWC4复合物的转录激活活性,这种抑制作用可以被茉莉酸(JA)逆转。综上,我们鉴定分析了PatPTS启动子的主要功能,解析了PatDREB和PatDREB-PatSWC4复合物在调节广藿香醇生物合成中的积极作用,提高了我们对植物萜类代谢调节网络的理解。
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Comparative iTRAQ-based proteomic analysis provides insight into a complex regulatory network of Pogostemon cablin in response to exogenous MeJA and Ethrel
基于 iTRAQ 的比较蛋白质组学分析可深入了解广藿酮 cablin 响应外源 MeJA 和 Ethrel 的复杂调控网络
DOI:
10.1016/j.indcrop.2019.111661
发表时间:
2019-11-15
期刊:
INDUSTRIAL CROPS AND PRODUCTS
影响因子:
5.9
作者:
[Li, Junren, Chen, Xiuzhen, Chen, Likai]
通讯作者:
Chen, Likai
DOI:
10.13271/j.mpb.019.007782
发表时间:
2021
期刊:
分子植物育种
影响因子:
--
作者:
[刘彦婷, 王小兵, 周璇璇, 陈立凯, 詹若挺]
通讯作者:
詹若挺
DOI:
10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2019-0475
发表时间:
2019
期刊:
生物技术通报
影响因子:
--
作者:
[钟李婷, 陈秀珍, 唐云, 李俊仁, 王小兵, 刘彦婷, 周璇璇, 詹若挺, 陈立凯]
通讯作者:
陈立凯
DOI:
--
发表时间:
2020
期刊:
分子植物育种
影响因子:
--
作者:
[唐云, 吴带娣, 林凤如, 陈立凯, 詹若挺]
通讯作者:
詹若挺
Molecular identification and expression of sesquiterpene pathway genes responsible for patchoulol biosynthesis and regulation in Pogostemon cablin
广藿香醇生物合成和调控的倍半萜途径基因的分子鉴定和表达
DOI:
10.1186/s40529-019-0259-9
发表时间:
2019-07
期刊:
Botanical Studies
影响因子:
3.4
作者:
[Tang Yun, Zhong Liting, Wang Xiaobing, Zheng Hai, Chen Likai]
通讯作者:
Chen Likai
共 11 条
广藿香PcC3H蛋白作为合成酶互作蛋白介导新型广藿香醇合成调控机制研究
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批准号:82373976
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项目类别:面上项目
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资助金额:48万元
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批准年份:2023
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负责人:陈立凯
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依托单位:
广藿香采收加工过程次生代谢调控及其药材品质的影响
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2019
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负责人:陈立凯
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依托单位:
国内基金
海外基金