国家烟草基因研究中心在烟叶黄酮醇含量调控方面取得新进展

近日,国家烟草基因研究中心和云南省烟草农业科学研究院、湖南省烟草研究所联合攻关,基于烟草全基因组表达谱等基因组信息,鉴定并揭示了转录因子NtWRKY11调控烟叶黄酮醇积累的分子机制。相关研究论文“Molecular cloning and functional characterization of NtWRKY11b in promoting the biosynthesis of flavonols in Nicotiana tabacum”,在国际植物学期刊《Plant Science》(影响因子3.59)在线发表。基因中心王中为论文第一作者,基因中心杨军和云南省烟草农业科学研究院谢贺为共同通讯作者。

  类黄酮是植物体内一类重要的次生代谢产物,根据其结构和修饰的差异,可以进一步分为黄酮醇、花青素、原花青素等几大类。烟叶中的黄酮醇含量与烟叶外观及香气品质密切相关。借助烟草全基因组表达谱等基因组大数据信息,发现NtWRKY11与黄酮醇合成关键基因的表达高度相关,预示着NtWRKY11可能参与调控烟叶黄酮醇的生物合成。项目组从烟草中克隆了4NtWRKY11基因,其中NtWRKY11b在所有烟草组织中的表达量均显著高于其它3个NtWRKY11基因,尤其是在叶片中。在烟草中沉默NtWRKY11b后,烟叶黄酮醇含量降低至野生型的45.2%~69.8%,而基因过表达则使黄酮醇含量增加了37.8%~80.7%(图1)。转录组分析发现8个类黄酮合成相关基因在NtWRKY11b过表达烟草中差异表达,转录后激活实验证实NtMYB12NtFLSNtGT5NtUFGT基因表达受NtWRKY11b显著诱导。染色质免疫共沉淀实验进一步证明NtWRKY11b能够结合NtMYB12、NtFLSNtGT5NtUFGT的启动子区段(图2)。该研究鉴定出了烟叶黄酮醇合成关键转录因子NtWRKY11b基因,并揭示其调控分子机制,为通过分子技术手段调控烟叶黄酮醇含量提供了新基因靶标。

国家烟草基因研究中心在烟叶黄酮醇含量调控方面取得新进展

图1. NtWRKY11b促进烟叶黄酮醇的合成

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图2.NtWRKY11b结合关键靶基因的启动子区段


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