《姜花沉香醇合成酶基因高效表達的轉錄調控機制解析》是依託華南農業大學，由范燕萍擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：姜花沉香醇合成酶基因高效表達的轉錄調控機制解析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：范燕萍
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
花香是花卉重要的觀賞品質之一，姜花是熱帶亞熱帶地區重要的香型切花，沉香醇是其主要的萜類香氣成分，然而沉香醇合成的轉錄調節機理尚不明確。篩選和鑑定控制沉香醇等萜類香氣合成相關基因轉錄的順式作用元件和反式作用因子，解析轉錄調控機理在理論和實踐上都具有重要意義。申請者在已經獲得兩個經原核表達鑑定、花部特異表達和菸草轉基因鑑定證明其與花香形成密切相關的姜花沉香醇合成酶基因的基礎上，克隆出它們的啟動子序列，採用缺失和突變的方法篩選和鑑定與花香基因花部特異表達密切相關的順式作用元件；通過酵母單雜交方法篩選與之結合的候選轉錄因子；使用菸草植株的瞬時表達，擬南芥過表達、大麥條紋斑葉病毒VIGS沉默白姜花花瓣後測定沉香醇的揮發量等方法鑑定候選轉錄因子的功能。本研究旨在解析影響沉香醇合成的轉錄調節機制，為了解植物揮發性物質形成和釋放的分子生物學機制奠定一定的理論基礎，並為基因工程培育香花新種質提供理論指導。
結題摘要
花香是觀賞植物的重要觀賞性狀，姜花是熱帶亞熱帶地區重要的香型切花，其花朵釋放大量的萜類花香物質，沉香醇是其主要的萜類香氣成分，課題組已通過原核表達體外酶反應證明了HcTPS1和HcTPS2是催化形成沉香醇的關鍵酶。本課題利用順式元件篩選姜花花瓣的cDNA-AD 融合表達文庫，獲得與HcTPS1和HcTPS2啟動子結合的HcMYC2-1、HcMYC2-2、WRKY、ZINC和NAC轉錄因子。5個轉錄因子都在有香味的白姜花和金姜花中表達，而在不香的紅姜花中不表達，且基本在姜花的花瓣、花萼、雄蕊和雌蕊等花器官中表達，營養器官不表達，表達進程與開花釋香進程相一致。基因定位實驗結果表明HcMYC2-1、HcMYC2-2、WRKY、ZINC和NAC都定位於細胞核，在核中與HcTPS1和HcTPS2啟動子結合，轉錄調控其表達。對HcTPS1和HcTPS2啟動子的G-box 進行點突變後進行酵母單雜和凝膠阻滯分析，證明HcMYC2-1和HcMYC2-2與HcTPS1和HcTPS2啟動子的G-box結合； pHcTPS1-gus與HcMYC2-1-pOx或HcMYC2-2-pOx農桿菌菌液共轉後的本氏菸草葉片的GUS活性分別對照為的2.14和1.79倍，證明兩個轉錄因子通過與HcTPS1啟動子的G-box結合，激活其轉錄。構建HcMYC2-1 和HcMYC2-2的大麥條紋斑葉病毒載體分別VIGS白姜花花瓣後，沉香醇揮發量各減少了39%和56%。沉默HcMYC2-1後，HcMYC2-1和HcTPS1下降了95%，而沉默HcMYC2-2後，HcMYC2-2和HcTPS1分別降低了85%和90% 。通過染色質免疫共沉澱技術（ChIP）驗證了HcNAC、HcZINC和HcWRKY能分別於HcTPS1和HcTPS2啟動子在白姜花體內的進行結合，並確定了轉錄因子結合啟動子的區域範圍。通過該項研究，獲得多個具有自主智慧財產權的重要花香轉錄因子，解析了其對沉香醇合成酶基因的調控模式，為培育具有香氣的花卉品種打下了堅實的基礎。
