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2021年9月27日，Plant Physiology在线发表了中国农业科学院烟草研究所张洪博课题组题为“NtMYB305a Binds to the Jasmonate-Responsive GAG Region of NtPMT1a Promoter to Regulate Nicotine Biosynthesis”的研究论文。
该研究揭示了R2R3-MYB转录因子NtMYB305a调控尼古丁合成关键基因NtPMT1a表达及烟草中尼古丁代谢的分子机制。
尼古丁是一种重要的天然生物碱，在烟草中的含量最为丰富，约占烟草总生物碱的90% ~95%。
源于植物尿素循环的腐胺是尼古丁合成的关键前体物，腐胺甲基转移酶PMT催化的甲基腐胺合成过程则是尼古丁合成最关键的步骤。
烟草中的PMT基因表达和尼古丁合成与应答虫害、机械损伤的茉莉素信号途径密切相关。
研究表明，PMT基因的茉莉素诱导表达受到启动子中一个被称作GAG的调控区段所操纵，该区段包含G-box、AT-rich和GCC-like三个顺式作用元件，与G-box和GCC-box-like元件互作的调控因子已经明确，但有关AT-rich元件的互作因子和调控机制还不清楚。
该研究团队通过酵母单杂交试验筛选到了一个结合GAG区段的R2R3-MYB转录因子NtMYB305a，并通过体内和体外试验证明NtMYB305a可以特异识别并结合GAG区段中的AT-rich元件（图1）。
进一步研究证明NtMYB305a通过一种不依赖G/C碱基的方式结合~30个A/T碱基构成的特异DNA片段（图1）。
研究发现的NtMYB305a结合元件不同于已知的MYB转录因子结合元件（即：AC-rich和MYB-core元件），揭示了MYB转录因子与DNA顺式作用元件之间一种新的分子互作方式。
为明确NtMYB305a在烟草尼古丁代谢中的调控功能，分别对NtMYB305a的过表达及RNAi沉默植株进行了研究，结果表明NtMYB305a可以调控烟草的茉莉素应答特性和打顶前后烟叶中的尼古丁累积水平（图2）。
研究还发现，NtMYB305a可结合多个尼古丁代谢通路基因启动子中的AT-rich元件并调控其基因表达水平，并能够与烟草的G-box结合蛋白NtMYC2a协同调控烟草中尼古丁代谢通路基因的表达和打顶前后烟叶中的尼古丁累积水平（图2）。
综上所述，该研究阐释了NtMYB305a转录因子调控烟草尼古丁代谢的生物功能与分子机制，对揭示尼古丁代谢的分子调控网络和推进烟草的生物育种具有重要意义。
中国农业科学院烟草研究所博士研究生卞士权为论文第一作者，张洪博研究员为论文通讯作者。
该研究得到中国农业科学院“青年英才计划”、中国农业科学院科技创新工程、国家自然科学基金等项目资助，并得到云南省烟草农业科学研究院和弗吉尼亚大学的协助。
来源：植物科学最前沿
原文链接：http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIyOTY2NDYyNQ==&mid=2247524734&idx=5&sn=ca9c51bcfe8406854d0fd94c98333e96
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