中国农科院作科所周美亮团队揭示植物苯丙氨酸途径肉桂酸酰胺合成分泌调控新机制

来源：BioArt植物

植物苯丙烷类代谢途径衍生的次生代谢物质（比如荞麦的芦丁和槲皮素等）在植物适应环境的过程中扮演着非常重要角色，它们参与调控植物的品质、生长发育、生物和非生物胁迫等各种生理生化过程。肉桂酸酰胺（Hydroxycinnamic acid amides, HCAAs）是植物苯丙烷类代谢途径衍生的次生代谢物，团队前期研究发现HCAAs可分泌到植物体外直接参与对荞麦立枯核丝菌（Rhizoctonia solani）、灰霉菌等杀生菌的抗性，但是其分泌的调控机制尚未清晰。

近日，中国农业科学院作物科学研究所周美亮研究员团队在Plant Physiology在线发表了题为Jasmonic acid-responsive RRTF1 transcription factor controls DTX18 gene expression in hydroxycinnamic acid amide secretion的研究论文，揭示了受茉莉酸（JA）诱导的转录因子RRTF1调控HCAAs合成后分泌的新机制。

该研究通过酵母单杂交和EMSA等方法鉴定到RRTF1转录因子可以直接正调控HCAAs分泌转运蛋白DTX18基因的表达，植物体内外功能分析发现RRTF1转录因子可以促使HCAAs从植物体内分泌到体外。进一步通过酵母双杂交和pull-down发现，RRTF1转录因子可以与CUL3-based E3识别底物衔接蛋白BPM1和BPM3互作，这种互作可以促使RRTF1蛋白通过26S蛋白酶体降解，但是JA可以抑制RRTF1的降解，因此JA可以通过稳定RRTF1蛋白水平来诱导HCAAs从植物体内分泌到体外，进而对荞麦立枯核丝菌和灰霉菌产生抗性（图1）。该项研究为揭示植物苯丙氨酸代谢其它分支（如荞麦芦丁途径等）合成调控研究提供了参考。

图1：RRTF1转录因子调控HCAAs分泌转运蛋白DTX18基因表达的模式图

 中国农科院作科所周美亮研究员为本文通讯作者，李金博博士（现在在洛阳师范学院工作）、孟昱博士（河北农业大学）和张凯旋副研究员为论文共同第一作者，甘肃农业大学徐秉良教授和保加利亚科学院Milen I. Georgiev教授参与了部分工作。本研究工作得到了European Union’s Horizon 2020 项目PlantaSYST（SGA No 739582）的资助。