JAFC|广州中医药大学詹若挺/陈立凯团队在广藿香醇生物合成的转录调节机制解析中取得进展

广藿香（Pogostemon cablin）是唇形科刺蕊草属植物，主要生长在南亚和东南亚的药材，常用于防治流行病、祛湿、清暑、解表、控制恶心呕吐、促进食欲等。广藿香油是从广藿香植物种提取的一种精油，含有多种倍半萜类化合物并以广藿香醇为主要成分。由于目前尚无经济有效的合成或生物合成路线用于商业化生产广藿香油，因此广藿香植物是广藿香油的独特天然来源，而如何增加植物中广藿香醇合成至关重要。

过去研究已经强调了转录因子在萜类物质合成中的重要作用。广藿香醇的生物合成途径已经基本被揭示，其中涉及将法尼基二磷酸转化为广藿香醇的广藿香醇合酶（PatPTS）。尽管广藿香醇生物合成途径已广为人知，但少有研究关注转录因子在广藿香醇生物合成中的调节作用。

广州中医药大学中药资源科学与工程研究中心詹若挺/陈立凯团队前期已通过酵母单杂试验筛选了MYB 相关的 TF PatSWC4，它可以通过结合和激活PatPTS启动子 ( PatPTS pro ) 来增加广藿香醇的合成。近日，詹若挺/陈立凯团队进一步筛选和鉴定到一个可被茉莉酸甲酯 (MeJA) 诱导的 AP2/ERF TF PatDREB并揭示了该转录因子介导广藿香醇生物合成的分子机制，该研究结果以题为PatDREB Transcription Factor Activates Patchoulol Synthase Gene Promoter and Positively Regulates Jasmonate-Induced Patchoulol Biosynthesis发表在Journal of Agricultural and Food Chemistry上。 

该研究首先克隆并分析了 PatPTS pro，并以PatPTS pro为诱饵进行 Y1H 筛选，鉴定了一个 AP2/ERF TF PatDREB，它直接与PatPTS pro结合并激活，最终促进广藿香酚的生物合成。此外，该研究发现PatDREB是茉莉酸甲酯 (MeJA) 诱导的且可以与茉莉酸 ZIM 域 PatJAZ4相互作用。进一步研究表明，PatDREB 可以与 MYB 相关转录因子 PatSWC4 发生物理相互作用，并协同促进广藿香醇的生物合成。此外，PatJAZ4 可以抑制 PatDREB-PatSWC4 复合物的转录激活活性，而 JA 可以逆转这种抑制作用。 

综上所述，该研究揭示了PatDREB 转录因子激活广藿香醇合酶基因启动子并正向调节茉莉酸诱导的广藿香酚生物合成的分子机制。研究成果促进了我们对广藿香醇生物合成的转录调节机制的理解并为未来利用代谢工程技术促进广藿香酚生物合成奠定了基础。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acs.jafc.2c01660