本網(wǎng)訊 1月18日，The Plant Journal在線(xiàn)發(fā)表了茶樹(shù)生物學(xué)與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室韋朝領(lǐng)教授團(tuán)隊(duì)題為“Alternative splicing of CsJAZ1 negatively regulates flavan-3-ols biosynthesis in tea plants”的研究論文(https://doi.org/10.1111/tpj.15670)。該研究發(fā)現(xiàn)茶樹(shù)CsJAZ1及其兩個(gè)不同的可變剪切體（CsJAZ1-2和CsJAZ1-3）協(xié)同抑制茉莉酸（JA）介導(dǎo)的黃烷-3-醇生物合成。
黃烷-3-醇（flavan-3-ols，主要是兒茶素）是茶樹(shù)中主要的特征性次級(jí)代謝物，占茶葉干重的12%至24%?？勺兗羟校ˋS）是一種重要的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制，即從前體mRNA中產(chǎn)生一個(gè)以上的mRNA轉(zhuǎn)錄本（又稱(chēng)可變剪切體），有利于提高植物基因轉(zhuǎn)錄和蛋白水平的多樣性。課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，AS參與了茶樹(shù)黃烷-3-醇的生物合成和調(diào)控，大量與黃烷-3-醇生物合成相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因、轉(zhuǎn)錄因子、調(diào)控基因等發(fā)生了較高頻率的AS事件（Zhu et al., BMC plant biology 2018），然而，其影響黃烷-3-醇生物合成的分子調(diào)控機(jī)制尚不清楚。
為探究茶樹(shù)中調(diào)控黃烷-3-醇生物合成的關(guān)鍵基因，本研究選取5個(gè)不同生長(zhǎng)月份和5個(gè)不同生長(zhǎng)階段的茶樹(shù)葉片為實(shí)驗(yàn)材料，整合代謝組和轉(zhuǎn)錄組構(gòu)建了代謝物-基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源性激素茉莉酸（JA）、黃烷-3-醇和多個(gè)基因之間存在顯著正相關(guān)關(guān)系。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)一步挖掘發(fā)現(xiàn)，JA信號(hào)途徑抑制因子CsJAZ1（Jasmonate ZIM-domain，JAZ）與黃烷-3-醇的含量呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)表明，CsJAZ1產(chǎn)生了三個(gè)不同的轉(zhuǎn)錄本：全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄本CsJAZ1-1、缺失N端結(jié)構(gòu)域的CsJAZ1-2、缺失N端和Jas結(jié)構(gòu)域的CsJAZ1-3。表達(dá)模式分析表明，這三個(gè)轉(zhuǎn)錄本均在4月份采摘的茶樹(shù)鮮葉表達(dá)最低，而在9、10月份表達(dá)量最高（圖1）。
在茶樹(shù)中沉默CsJAZ1的表達(dá)，可顯著降低黃烷-3-醇的含量，表明CsJAZ1是黃烷-3-醇生物合成的負(fù)調(diào)控因子。在擬南芥中過(guò)表達(dá)三個(gè)CsJAZ1轉(zhuǎn)錄本，可提高轉(zhuǎn)基因植株中花青素的積累。共聚焦顯微觀(guān)察顯示，CsJAZ1-1定位于細(xì)胞核，CsJAZ1-2和CsJAZ1-3同時(shí)存在于細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中（圖2）。
對(duì)CsJAZ1基因下游轉(zhuǎn)錄因子分析發(fā)現(xiàn)，CsJAZ1-1和CsJAZ1-2可與JA信號(hào)途徑關(guān)鍵基因- CsMYC2轉(zhuǎn)錄因子相互作用，而CsJAZ1-3與CsMYC2無(wú)互作信號(hào)。BiFC、Co-IP、SPR、酵母三雜交等一系列實(shí)驗(yàn)表明，在JA處理?xiàng)l件下，CsJAZ1-3可提高CsJAZ1-1–CsMYC2和CsJAZ1-2–MYC2蛋白復(fù)合體穩(wěn)定性，使其不易被JA誘導(dǎo)的26S蛋白酶體泛素化降解（圖3）。
最后，作者提出了CsJAZ1調(diào)控黃烷-3-醇生物合成的工作模型：在無(wú)JA處理?xiàng)l件下，CsJAZ1-1和CsJAZ1-2通過(guò)與黃烷-3-醇生物合成的正調(diào)控因子CsMYC2結(jié)合來(lái)抑制下游基因的表達(dá)，從而抑制茶樹(shù)中黃烷-3-醇的合成；而在JA存在情況下，CsJAZ1-1和CsJAZ1-2與JA-Ile互作形成復(fù)合物，導(dǎo)致其自身泛素化并降解，釋放出來(lái)的CsMYC2與黃烷-3-醇生物合成途徑中的基因啟動(dòng)子結(jié)合，激活茶樹(shù)中黃烷-3-醇的生物合成。另一方面，CsJAZ1-3能夠?qū)笿A誘導(dǎo)的泛素化，并通過(guò)與CsJAZ1-1和CsJAZ1-2互作形成異源二聚體，增加CsJAZ1-1或CsJAZ1-2與CsMYC2復(fù)合物的穩(wěn)定性，以防止其被26S蛋白酶體所降解（圖4）。
茶樹(shù)生物學(xué)與資源利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青年教師朱俊彥為論文第一作者，韋朝領(lǐng)教授為該論文通訊作者。張照亮教授、美國(guó)北卡羅來(lái)納州立大學(xué)謝德玉教授也參與了此項(xiàng)工作。該研究工作得到了“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、安徽省自然科學(xué)基金、安徽高校自然科學(xué)研究項(xiàng)目、安徽省科技重大專(zhuān)項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。
