5月2日，中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)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(fā)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(guò)解析赤霉素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中關(guān)鍵因子DELLA蛋白調(diào)控花青素合成的分子機(jī)理，揭示了植物通過(guò)調(diào)控次生代謝產(chǎn)物合成適應(yīng)環(huán)境變化的新機(jī)制。
植物雖然不會(huì)移動(dòng)，但也能像動(dòng)物一樣感知環(huán)境的變化并精準(zhǔn)應(yīng)對(duì)。大量的研究表明植物抵御環(huán)境脅迫的強(qiáng)大武器就是產(chǎn)生種類(lèi)豐富的次生代謝產(chǎn)物。花青素就是其中一類(lèi)廣泛存在于高等植物中的苯丙烷類(lèi)化合物，使植物的花朵、果實(shí)、莖稈、葉片等器官呈現(xiàn)紅色、紫色以及藍(lán)色等色彩�；ㄇ嗨夭坏兄谥参锏钟贤饩�輻射、強(qiáng)光、低溫、營(yíng)養(yǎng)缺乏等逆境脅迫，而且在植物與昆蟲(chóng)互作的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。因此，花青素的積累被認(rèn)為是一種可視化的分子標(biāo)記，用來(lái)判斷植物在生長(zhǎng)過(guò)程中是否遇到不良環(huán)境。然而，不良環(huán)境調(diào)控花青素合成的分子機(jī)理迄今并不十分清楚。
植物為了應(yīng)對(duì)不良的環(huán)境條件，在加速合成次生代謝產(chǎn)物的同時(shí)又減慢生長(zhǎng)，從而協(xié)調(diào)抗逆與生長(zhǎng)之間的平衡。赤霉素（GA）是促進(jìn)植物生長(zhǎng)的重要激素，受GA信號(hào)傳導(dǎo)途徑關(guān)鍵因子DELLA蛋白的負(fù)調(diào)控。逆境條件下，GA含量降低，DELLA蛋白積累，導(dǎo)致植物生長(zhǎng)遲緩與矮小及花青素含量增加，幫助植物在逆境下生存。那么DELLA蛋白是如何協(xié)調(diào)植物生長(zhǎng)和防御的呢？
博士研究生謝燁等在研究員黃繼榮的指導(dǎo)下通過(guò)大量的遺傳、生理、分子和生化實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)DELLA蛋白在低溫、低氮和低磷等環(huán)境脅迫下大量積累，通過(guò)與花青素合成負(fù)調(diào)控因子MYBL2和JAZ家族蛋白的相互結(jié)合，從而解除它們對(duì)花青素合成轉(zhuǎn)錄復(fù)合體MYB/bHLH/WD40形成的抑制，進(jìn)而啟動(dòng)花青素合成基因的表達(dá)、促進(jìn)花青素的合成。這項(xiàng)研究揭示了調(diào)控植物生長(zhǎng)與花青素介導(dǎo)的逆境適應(yīng)之間動(dòng)態(tài)平衡的分子機(jī)制。該項(xiàng)目得到國(guó)家科技部“973”項(xiàng)目和基金委的資助。
上海生科院揭示植物花青素合成調(diào)控機(jī)理
