鐵皮石斛（Dendrobium officinale）作為一種名貴的中藥材，富含具有生物活性的甘露聚糖。研究表明，鐵皮石斛甘露聚糖具有抗氧化、調(diào)節(jié)人體免疫力和改善II型糖尿病等功效。然而，甘露聚糖生物合成的分子調(diào)控機(jī)制尚未明確，很大程度上限制了鐵皮石斛的遺傳改良與規(guī)模化應(yīng)用。
中國(guó)科學(xué)院華南植物園聯(lián)合福建農(nóng)林大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)以鐵皮石斛多糖合成途徑關(guān)鍵基因DoGMP1啟動(dòng)子為誘餌，利用酵母單雜交文庫(kù)篩選技術(shù)鑒定到一個(gè)候選轉(zhuǎn)錄因子DoWOX4。進(jìn)一步研究結(jié)表明，DoWOX4直接與DoGMP1啟動(dòng)子結(jié)合并激活其表達(dá)。DoWOX4過(guò)表達(dá)促進(jìn)甘露聚糖積累；而沉默DoWOX4則會(huì)抑制DoGMP1表達(dá)和甘露聚糖合成。此外，研究發(fā)現(xiàn)乙烯響應(yīng)因子DoERF5能與DoWOX4啟動(dòng)子結(jié)合，負(fù)調(diào)控DoWOX4的表達(dá)，并抑制甘露聚糖的生物合成。綜上研究結(jié)果，研究人員提出了ERF5-WOX4調(diào)控鐵皮石斛甘露聚糖生物合成的工作模型：DoWOX4蛋白與DoGMP1啟動(dòng)子結(jié)合，激活DoGMP1表達(dá)，促進(jìn)甘露聚糖的生物合成；而DoERF5與DoWOX4啟動(dòng)子結(jié)合，下調(diào)DoWOX4和DoGMP1的表達(dá)，抑制甘露聚糖的生物合成。
相關(guān)研究解析了鐵皮石斛甘露聚糖生物合成的分子調(diào)控模型，揭示了ERF5-WOX4轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控模塊在甘露聚糖生物合成中的核心作用，為石斛新品種培育和開(kāi)發(fā)利用提供了關(guān)鍵的基因資源與理論支撐。
相關(guān)研究結(jié)果以“The ERF5-WOX4 transcription factor regulatory module controls mannan biosynthesis in the orchid?Dendrobium officinale”為題近期發(fā)表在國(guó)際知名期刊Plant Physiology（《植物生理學(xué)》）上。已畢業(yè)的中國(guó)科學(xué)院華南植物園博士、現(xiàn)福建農(nóng)林大學(xué)青年教師曾丹琦為論文第一作者，華南植物園何春梅副研究員和福建農(nóng)林大學(xué)劉仲健教授為共同通訊作者。段俊研究員、司燦博士以及已畢業(yè)碩士生石鴻宇和陳璟參與了研究工作，侯興亮研究員、劉勛成陳煥鏞研究員、戴光義博士及鄧汝芳工程師為該研究提供了重要支持和幫助。該工作得到了廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金和廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的資助。論文鏈接https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf273
圖. ERF5-WOX4調(diào)控鐵皮石斛甘露聚糖生物合成的工作模型
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