《糖信號轉導途徑調節芥子油苷代謝的機理研究》是依託浙江大學，由汪俏梅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：糖信號轉導途徑調節芥子油苷代謝的機理研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：汪俏梅
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
芥子油苷是主要存在於十字花科植物中的次生代謝物質，具有重要的生物學功能，如參與植物的防衛反應和抗癌活性等。芥子油苷的代謝是一個非常複雜的過程，受到多種信號的精細調控，關於其代謝調控網路的研究已成為該領域中的一個研究熱點。糖信號轉導途徑是研究得較為透徹的植物信號轉導途徑之一，它在植物環境適應性和能量中的作用，以及和植物激素等信號之間的互作研究較為深入，但糖信號轉導途徑對次生代謝物質的調節作用研究未見報導。我們前期研究表明糖處理能顯著促進芥子油苷的生物合成與積累，並且發現糖信號轉導元件參與對芥子油苷的調控。本項目以模式植物擬南芥為材料，進一步確定糖信號轉導途徑中參與調節芥子油苷生物合成的元件，以及這些元件通過MYB家族轉錄因子調控吲哚類和脂肪類芥子油苷的分子機制，結合遺傳學分析闡明糖信號途徑調控芥子油苷代謝的遺傳途徑與分子機理。為植物細胞信號之間的互作和芥子油苷的代謝調控網路研究提供理論依據。
結題摘要
芥子油苷（Glucosinolate，GS）及其降解產物不僅是十字花科蔬菜獨特風味的來源，也在降低癌症發生率及植物的防衛反應中發揮重要作用。目前，模式植物擬南芥中芥子油苷生物合成的途徑已經闡明，其代謝調控網路是當下的研究熱點。葡萄糖不僅為植物的生長發育提供基礎的能量，同時也作為信號分子調控生命進程。近年來，蔗糖對次生代謝產物花青素生物合成的調控作用已經闡明，但是，糖信號途徑與次生代謝產物芥子油苷間的相互作用的機制還鮮有報導。 本研究通過外源施加葡萄糖，結合葡萄糖信號轉導和芥子油苷合成相關突 變體，分析了葡萄糖對芥子油苷生物合成調控的機理，同時考察了在此過程中 葡萄糖對硫酸鹽的同化和初級硫代謝產物形成的影響。研究取得的主要成果如下： 1、葡萄糖以依賴於葡萄糖信號受體HXK1的方式，通過快速誘導MYB轉錄因子（主要是MYB28和MYB34）從而調控芥子油苷生物合成相關結構基因的表達，繼而促進脂肪類和吲哚類芥子油苷的積累。 2、ABI5在葡萄糖對脂肪類和吲哚類芥子油苷的調控作用中發揮不同的功能。其中，ABI5參與脂肪類和吲哚類芥子油苷的生物合成過程，但是僅僅在葡萄糖對脂肪類芥子油苷的調控作用中發揮作用。 3、葡萄糖可以誘導硫酸鹽吸收同化相關基因的表達，從而在硫同化中起到積極的作用；此外，在硫酸鹽供應缺乏或充足的培養條件下葡萄糖都可以促進芥子油苷積累，並且半胱氨酸和谷胱甘肽等硫醇類初生代謝產物的含量並沒有受抑制，表明葡萄糖通過加強硫同化從而促進芥子油苷的積累，而不是簡單的影響硫在初生代謝和次生代謝途徑中的分配。本項目取得的研究成果不僅有助於深化對芥子油苷代謝調控網路的認識，也為通過代謝工程手段改良十字花科作物中芥子油苷的組分和含量進行作物改良奠定了基礎。
