綠原酸(CGA)是灰氈毛忍冬(Lonicera macranthoides，別稱(chēng)：金銀花)最重要的活性藥物成分，在醫學(xué)領(lǐng)域對天然CGA的需求急劇增長(cháng)。雖然CGA生物合成的關(guān)鍵基因已有報道，但其轉錄調控機制在很大程度上仍然是未知的。因此，研究CGA生物合成的分子調控機制對于利用基因工程技術(shù)培育高CGA含量的金銀花新品種具有重要意義。
2021年4月29日，重慶文理學(xué)院園林與生命科學(xué)學(xué)院陳澤雄教授的研究成果，發(fā)表在植物科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)期刊Plant Science上，文章題目為“A R2R3-MYB transcriptional activator LmMYB15 regulates chlorogenic acid biosynthesis and phenylpropanoid metabolism in Lonicera macranthoides"，該期刊的影響因子為5.363。該研究使用DNA親和純化測序(DAP-seq) 技術(shù)鑒定了金銀花R2R3-MYB轉錄因子LmMYB15的DNA結合基序及其靶基因。進(jìn)一步研究揭示了LmMYB15調控金銀花CGA生物合成和苯丙素代謝的分子機制，該研究成果為利用基因工程策略開(kāi)發(fā)富含CGA的金銀花新品種提供了寶貴的基因資源。
該研究首先通過(guò)對金銀花不同發(fā)育時(shí)期的不同組織進(jìn)行質(zhì)譜檢測和轉錄圖譜分析，發(fā)現LmMYB3、LmMYB4、LmMYB15和LmMYB31基因與CGA的含量存在顯著(zhù)的相關(guān)性，表明這些基因在調控CGA生物合成中發(fā)揮潛在作用。LmMYB15和其他MYBs蛋白質(zhì)的系統發(fā)育樹(shù)分析結果表明，LmMYB15與紅花CtMYB1、擬南芥AtMYB15和AtMYB14、番茄SlMYB15和菊花CmMYB15具有相近的同源性。酵母雙雜交試驗表明LmMYB15可作為轉錄激活因子。在煙草中過(guò)表達LmMYB15基因，促使CGA的含量顯著(zhù)增加，表明LmMYB15是CGA生物合成的正調控因子。
圖1. DAP-seq分析鑒定全基因組范圍的LmMYB15靶基因
(A) LmMYB15結合的peaks在基因組上的分布分析。(B) 通過(guò)MEME-Chip分析篩選LmMYB15的DNA結合基序，其中(C/T) (C/T) (C/T) ACCTA(C/A) (C/T) (A/T) (即YYYACCTAMYW) 和 (C/T)ACCTA(C/A)(即YACCTAM)為最集中富集的2個(gè)基序。
為了闡明LmMYB15的分子機制，采用DAP-seq技術(shù)鑒定了LmMYB15的DNA結合基序及其直接的下游靶基因，包括4CL、MYB3、MYB4、KNAT6/7、IAA26和ETR2等。酵母單雜交和雙熒光素酶報告基因實(shí)驗證實(shí)，LmMYB15可以結合4CL、MYB3和MYB4的啟動(dòng)子，并激活這些基因的表達，從而促進(jìn)CGA的生物合成和苯丙素代謝。該研究揭示了一種LmMYB15調控金銀花CGA生物合成的新的分子機制，同時(shí)為高CGA含量的金銀花育種策略提供了新途徑，這對于提高金銀花的藥用性能具有重要意義。
圖2. LmMYB15正向調控CGA生物合成的分子機制模式圖
總結：該研究從金銀花中分離到一個(gè)R2R3 MYB轉錄因子LmMYB15，它是CGA生物合成的正調控因子，它直接與下游靶基因的啟動(dòng)子結合，包括4CL、MYB3和MYB4，從而促進(jìn)CGA的積累和苯丙素代謝。該研究為CGA生物合成的轉錄調控機制提供了新見(jiàn)解，同時(shí)為培育具有更高藥用價(jià)值的高CGA含量金銀花新品種提供了新的策略。
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