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[交大智慧]上海交大团队研究青蒿分泌型腺毛发育机制获重要进展[图]
[发布时间]: 2017年09月23日
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[责任编辑]: 陆小凡 孙佳

[编者按]一百多年来,交大人用知识和智慧创造累累硕果,谱写了近现代史上的诸多“第一”。这是人才培养的智慧、科学研究的智慧、服务社会的智慧、为国争光的智慧。新闻网特推出“交大智慧”专栏,聚焦交大人的智慧之光,展现交大人为国家发展和社会进步作出的重大贡献。

近日,植物科学领域权威杂志《新植物学家》(New Phytologist)在线报道了上海交通大学农业与生物学院唐克轩教授研究团队在青蒿分泌型腺毛发育机制研究方面的最新进展:The roles of AaMIXTA1 in regulating the initiation of glandular trichomes and cuticle biosynthesis inArtemisia annua.

青蒿是我国传统中草药,因其能合成用于治疗疟疾的特效成分青蒿素而闻名全球。疟疾是严重威胁人类健康的疾病,据世界卫生组织(WHO)统计,目前每年约有60万人死于疟疾。因发现具有抗疟作用的青蒿素,挽救了数百万人的生命,屠呦呦教授获得了2015年诺贝尔生理或医学奖。此外,随着青蒿素及其衍生物在红斑狼疮、糖尿病、恶性肿瘤等疾病治疗上的应用价值逐步被发现,使青蒿素需求量在全球范围内剧增。因此提高青蒿中青蒿素含量成为全球研究的热点。    

唐克轩教授研究团队长期从事青蒿素生物合成调控及腺毛发育研究工作,积累了丰富的青蒿研究技术手段,成功研制了多个高产青蒿素的青蒿品种。青蒿素主要在青蒿叶片表面的分泌型腺毛中合成和积累。因此,提高分泌型腺毛密度可以作为一种提高青蒿素含量的有效手段。与拟南芥等单细胞非分泌型腺毛相比,有关多细胞分泌型腺毛的起始和发育的分子机理的报道寥寥无几。   

唐克轩教授团队以分泌型腺毛转录组作为切入点,基于共表达及进化分析,获得了一个R2R3MYB subgroup9 亚家族转录因子蛋白AaMIXTA1。进一步分析AaMIXTA1的表达部位,发现其主要在分泌型腺毛的两个基细胞中优势表达。通过表型观察和HPLC检测,在AaMIXTA1过表达植株中,青蒿叶片表面分泌型腺毛密度显著提高,同时青蒿素含量也显著提高;在AaMIXTA1嵌合抑制植株中分泌型腺毛密度显著降低,且青蒿素含量也显著降低,这表明AaMIXTA1参与青蒿分泌型型腺毛发育的调控,并且可以通过调节腺毛密度来影响青蒿素的含量。与此同时,通过AaMIXTA1 RNAi干扰植株转录组数据和生理生化实验分析发现,在AaMIXTA1-RNAi干扰植株中,青蒿叶片表面的角质层合成酶基因的表达显著下降,如AaCYP86A1AaCYP77A1AaCER1AaKCS5AaABCG12等。此外,其角质层的主要组成成分含量也显著低于野生型青蒿。相反,在AaMIXTA1过量表达植株中,其角质层的主要组成成分含量显著提高。综上所述,说明AaMIXTA1是参与调控青蒿分泌型腺毛发育的一个重要因子,并且还影响青蒿叶片表面角质层的合成。该研究对分泌型腺毛发育起始以及叶片表面角质层的合成机制提供了支持,提出了其调控模型。    

该研究以青蒿作为模式植物揭示腺毛发育的分子机理,为研究其他植物多细胞腺毛奠定了基础。研究得到科技部国家863计划重点项目和上海市科委重点项目资助。上海交通大学农业与生物学院唐克轩教授是本论文的通讯作者,论文第一作者为上海交通大学博士研究生石璞。    

论文链接http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.14789/full

 

[作者]: 唐克轩教授团队 
[摄影]:
[供稿单位]: 农业与生物学院
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