丹参酮是中药丹参中合成的一组二萜类天然产物。迄今为止，已从丹参中鉴定出40多种丹参酮及其结构相关化合物，如隐丹参酮（CPT）、丹参酮IIA（Tan IIA）、二氢丹参酮I（DHT）和丹参酮I（Tan I）等，具有治疗心血管疾病的临床疗效。丹参酮的积累通常受生物和非生物胁迫诱导，并由多级激素信号和转录因子介导，但作为植物生长必需的环境因素，光是否调控丹参酮的生物合成尚不清楚。
2024年4月，Medicinal PlantBiology在线发表了中国中医科学院中药资源中心黄璐琦院士团队题为Transcriptome andyeast two-hybrid sequencing shed light on the crosstalk between light andjasmonate signaling in regulating tanshinone biosynthesis的研究论文。
研究发现丹参植株从黑暗转至光照后，茉莉酸类物质（JAs）和丹参酮的含量呈现时序性变化，说明光对这两种成分存在正向调节作用（图1），在对应时间点进行转录组分析，表明参与JA生物合成的上游SmAOS 和SmAOC 在暗光转换过程中反应迅速，随后JA、JA-Ile及丹参酮积累，呈现光依赖性。基于SmHY5 、SmBBXs 等转录因子和生物合成基因的表达模式，构建共表达分析网络，结合启动子中顺式作用元件的类型，推断SmHY5、SmBBXs与JAs及丹参酮生物合成之间存在潜在的调控关系。
图1 丹参暗转光后JAs和丹参酮积累呈现瞬时升高
利用Y2H-seq技术，以SmHY5为诱饵对1 h的丹参酵母文库进行筛选及验证，发现SmBBX-IV亚组中SmBBX20/22/23/24与SmHY5之间均存在相互作用（图3a, b）。其中，SmBBX20 和SmBBX21 在地上和地下组织中表现出组织特异性表达，分别与JAs和丹参酮的积累位点一致（图3c），提示丹参中存在从光-JA信号到SmHY5-SmBBXs复合体，最终到丹参酮的潜在的复杂调控网络。
图2 根特异性表达的SmBBX21和SmHY5之间可能存在相互作用
综上，研究报道了光对JAs和丹参酮积累的正向调节作用，并分析了从黑暗过渡到光照后JAs和丹参酮生物合成相关基因表达水平的变化规律；发现了与上述生物合成基因高度相关的转录因子，包括SmHY5和SmBBXs；通过Y2H-seq和Y2H确认了SmHY5与SmBBX-IV组中SmBBX20-24之间的相互作用，并观察到SmBBX-IV组的组织特异性表达，提出了一个潜在的调控网络，其中光和JA信号之间的串扰通过SmHY5-SmBBXs复合体调节丹参酮生物合成（图3），从而为通过光和JA的结合提高丹参酮的产量提供了研究基础。
图3 光与JA信号串扰通过SmHY5-SmBBXs复合物调控丹参酮生物合成的假说
郑汉付雪晴虞慕瑶助理研究员为该论文的共同第一作者，中国中医科学院黄璐琦院士、上海交通大学唐克轩教授、扬州大学张顺仓副教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、科技部重点研发计划等资金资助。
https://doi.org/10.48130/mpb-0024-0006
特邀作者：郑汉
编辑：顾笑寅
审核：王丽瑶
关于 Medicinal Plant Biology
Medicinal Plant Biology是一本开放获取的期刊，致力于传播药用植物领域的最新研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、方法、评论、观点、社论等。期刊主编由中国科学院分子植物科学卓越创新中心陈晓亚院士和John Innes Centre的Cathie Martin院士共同担任。目前期刊已被DOAJ、CABI等数据库收录。
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