近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所煙草功能成分與綜合利用創(chuàng)新團(tuán)隊揭示了轉(zhuǎn)錄因子NtMYB305a參與尼古丁代謝調(diào)控的分子機制。相關(guān)研究論文在線發(fā)表于《植物生理學(xué)（Plant Physiology）》雜志。

據(jù)張洪博研究員介紹，尼古丁是一種重要的天然生物堿，也是決定煙草商品價值的關(guān)鍵成分。源于植物尿素循環(huán)的腐胺是尼古丁合成的關(guān)鍵前體物，腐胺甲基轉(zhuǎn)移酶PMT催化的甲基腐胺合成過程是尼古丁合成最關(guān)鍵的步驟。研究表明，PMT的基因表達(dá)受到啟動子中一個被稱作GAG的調(diào)控區(qū)段所操縱，該區(qū)段包含G-box、AT-rich和GCC-like三個順式作用元件，與G-box和GCC-box-like元件互作的調(diào)控因子已經(jīng)明確，但有關(guān)AT-rich元件的互作因子和調(diào)控機制還不清楚。

該團(tuán)隊通過酵母單雜交試驗篩選到了結(jié)合GAG區(qū)段的調(diào)控因子NtMYB305a，并通過試驗證明NtMYB305a可以特異識別并結(jié)合GAG區(qū)段中的AT-rich元件。試驗還證明NtMYB305a可以一種不依賴G/C堿基的方式結(jié)合~30個堿基的特異DNA片段，揭示了MYB類轉(zhuǎn)錄因子與DNA順式作用元件之間一種新的分子互作模式。研究證明NtMYB305a可以調(diào)控包括PMT基因在內(nèi)的多個尼古丁代謝通路基因的表達(dá)以及煙草植株中的尼古丁合成水平，并能夠與G-box結(jié)合蛋白NtMYC2a協(xié)同調(diào)控?zé)煵莸哪峁哦〈x。該研究闡釋了NtMYB305a轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控?zé)煵菽峁哦〈x的生物功能與分子機制，對揭示尼古丁代謝的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和推進(jìn)煙草的生物育種具有重要意義。

煙草所博士研究生卞士權(quán)為論文第一作者，張洪博研究員為論文通訊作者。該研究得到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院“青年英才計劃”、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程、國家自然科學(xué)基金等項目資助,并得到云南省煙草農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院和弗吉尼亞大學(xué)的協(xié)助。