脱落酸激素诱导拟南芥幼苗中花青素的合成

发布时间：2021-11-27 14:20

　　脱落酸（abscisic acid,ABA）激素是一类重要的生长调节物质,参与调控植物的多种生理过程。花青素（anthocyanins）是植物次生代谢产生的类黄酮化合物,对植物的生长发育和逆境胁迫响应有重要作用。该文以拟南芥（Arabidopsis thaliana）为研究对象,探讨ABA信号对花青素生物合成的调控功能和作用机制。结果表明:外源施加ABA显著提高野生型幼苗茎尖中花青素的积累。相一致的是,ABA能诱导某些与花青素合成相关的转录因子及合成酶基因的表达。遗传学分析发现,ABA诱导花青素合成部分依赖于MBW复合体中的核心转录因子,如TTG1、TT8及MYB75等。初步机制研究揭示,ABA信号途径中的bZIP类转录因子ABI5能与TTG1、TT8及MYB75等相互作用形成蛋白复合物。综上结果认为,ABA信号诱导拟南芥幼苗中花青素的积累,并可能通过ABI5与MBW复合体协同作用调控花青素的合成。 

【文章来源】：广西植物. 2020,40(08)北大核心CSCD

【文章页数】：12 页

【部分图文】：

ABA诱导野生型拟南芥幼苗中花青素的合成

PAL、C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、DFR、LDOX和UF3GT等是花青素合成的关键结构基因，MYB75、MYB90、MYB113、MYB114、TT8、GL3、EGL3、TTG1、HY5和TT2是控制结构基因表达的重要调节基因，它们都参与花青素合成途径的重要酶促反应，它们的表达量上升均能导致拟南芥花青素的合成途径被激活，从而使得植物体内的花青素含量上升(Dubos et al.,2008;Gonzalez et al.,2008;Petroni&Tonelli,2011)。对不同浓度ABA诱导处理的野生型幼苗进行总RNA提取，逆转录成c DNA后进行RT-q PCR实验，检测上述所有花青素合成结构基因和调控基因的相对表达量。图2结果显示，在ABA处理的植物中，C4H、DFR、LDOX和UF3GT等花青素结构基因的表达显著增加，且随着ABA浓度增加呈正相关关系。此外，MYB75、MYB90、TT8、GL3、EGL3、TTG1、TT2和HY5等调节基因的表达水平也受ABA的诱导。这说明ABA激素能通过上调某些花青素合成相关基因的表达水平来诱导拟南芥幼苗中花青素的合成。2.3 ABA诱导花青素的合成部分依赖于MYB75和TT8调节蛋白

本研究进一步通过遗传学实验分析了ABA促进花青素的合成是否依赖于上述调节蛋白的正常功能。我们收取同一批次的Columbia生态型背景野生型种子，花青素缺失突变体种子myb-RNAi和tt8，以及花青素合成增强的植物种子pap1-D，播种到具有0.25μmol·L-1ABA浓度的1/2 MS培养基上。如图3:A所示，光下生长6 d的野生型植物幼苗茎尖呈浅紫色，而突变体植株myb-RNAi和tt8的幼苗无明显的颜色改变，整个茎尖以及叶片都为绿色;相反，pap1-D植物茎尖的颜色明显比野生型植物更深。为了进一步验证该结果，本研究测量了相关植物中的花青素含量。图3:B结果表明，突变体植株myb-RNAi和tt8在0.25和0.5μmol·L-1ABA浓度的1/2 MS培养基上的花青素含量明显比野生型植物低，而pap1-D植株的花青素含量显著高于野生型植物中的。进一步分析发现，野生型植物在0.5μmol·L-1ABA浓度的1/2 MS培养基上花青素与0μmol·L-1ABA浓度的1/2 MS培养基上花青素的比值显著高于突变体植株myb-RNAi和tt8相对应的比值(图3:C)。此外，本研究还检测了花青素合成相关结构基因(如DFR、LDOX和UF3GT)的表达量。提取0、0.5μmol·L-1ABA处理的野生型植物以及相关突变体植物的总RNA，逆转录成c DNA后进行RT-q PCR实验，检测它们的相对表达量。图3:D结果显示，在ABA处理的情况下，DFR、LDOX和UF3GT在突变体植株myb-RNAi和tt8中的相对表达量明显低于野生型植物，而在pap1-D植株中的相对表达量明显高于野生型植物。这表明ABA促进拟南芥幼苗花青素的合成部分依赖于MYB75和TT8等调节蛋白的正常功能。2.4 MYB75、TT8和TTG1蛋白与ABI5转录因子相互作用


本文编号：3522462