院士组973项目调控新机制登权威期刊

生物通报道：来自中科院植生生态所等处的研究人员发表了题为“Arabidopsis MYC2 Interacts with DELLA Proteins in Regulating Sesquiterpene Synthase Gene Expression”的文章，揭示了赤霉素GA和茉莉酸JA信号互作以及植物发育和环境因子对植物次生代谢的调控机理，这一相关成果公布在国际植物科学权威期刊The Plant Cell上。

文章的通讯作者是植生生态所陈晓亚院士，其研究组长期从事植物次生代谢、植物抗虫和棉纤维发育研究，对植物倍半萜代谢，尤其是棉花和青蒿萜类生物合成及调控进行了系统深入的研究，曾克隆鉴定了棉酚合成途径一系列酶和调控因子基因。这项研究得到了中国科学院知识创新工程、科技部973计划、国家自然科学基金委等项目的支持。

在自然界植物散发出的挥发性化合物中，萜类是重要的组成成分之一。植物萜类数量大、种类多，能吸引昆虫传播花粉和果实，直接或间接地防御植食性动物的侵食和微生物的侵害，显示了其重要的生理与生态功能。此外，它还具有非常高的药用价值和经济价值。植物次生代谢受植物内源信号和外界环境的显著影响，但其调控的分子机制尚未阐明。

在这篇文章中，研究人员发现植物挥发性萜类的生物合成通过MYC2转录因子受赤霉素GA和茉莉酸JA信号的协同调控，揭示了GA和JA信号互作以及植物发育和环境因子对植物次生代谢的调控机理。

拟南芥bHLH类的转录因子MYC2是茉莉酸JA信号重要的转录因子，同时参与了多种信号途径之间的互作，比如JA、ABA、乙烯和光信号等。

博士研究生洪高洁在陈晓亚研究员的指导下，通过多种实验技术，证明MYC2通过直接激活拟南芥倍半萜合酶基因TPS 21和TPS 11来调控倍半萜的合成和释放，发现MYC2能与DELLA、JAZs互作，协调GA和JA信号，促进拟南芥花中倍半萜的合成。

陈晓亚院士研究组近年来还在植物介导的RNA干扰技术方面获得了重要成果，他们曾第一次成功利用植物自生表达昆虫基因的双链RNA来抑制植食性昆虫防御基因的论文，通过该技术改良的植物比利用杀虫剂不分青红皂白地将所有昆虫杀死更符合社会发展的需要。研究公布在Nature Biotechnology杂志上。

（生物通：万纹）

原文摘要：

Arabidopsis MYC2 Interacts with DELLA Proteins in Regulating Sesquiterpene Synthase Gene Expression

Arabidopsis thaliana flowers emit volatile terpenes, which may function in plant–insect interactions. Here, we report that Arabidopsis MYC2, a basic helix-loop-helix transcription factor, directly binds to promoters of the sesquiterpene synthase genes TPS21 and TPS11 and activates their expression. Expression of TPS21 and TPS11 can be induced by the phytohormones gibberellin (GA) and jasmonate (JA), and both inductions require MYC2. The induction of TPS21 and TPS11 results in increased emission of sesquiterpene, especially (E)-β-caryophyllene. DELLAs, the GA signaling repressors, negatively affect sesquiterpene biosynthesis, as the sesquiterpene synthase genes were repressed in plants overaccumulating REPRESSOR OF GA1-3 (RGA), one of the Arabidopsis DELLAs, and upregulated in a penta DELLA-deficient mutant. Yeast two-hybrid and coimmunoprecipitation assays demonstrated that DELLAs, represented by RGA, directly interact with MYC2. In yeast cells, the N terminus of MYC2 was responsible for binding to RGA. MYC2 has been proposed as a major mediator of JA signaling and crosstalk with abscisic acid, ethylene, and light signaling pathways. Our results demonstrate that MYC2 is also connected to GA signaling in regulating a subset of genes. In Arabidopsis inflorescences, it integrates both GA and JA signals into transcriptional regulation of sesquiterpene synthase genes and promotes sesquiterpene production.

作者简介：

陈晓亚

(1955.08.21-)植物生理学家。中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所研究员。1955年出生于江苏扬州。1982年毕业于南京大学生物学系，1985年在英国里丁(Reading)大学获博士学位。现任中国科学院上海生命科学研究院院长、中国植物生理学会常务副理事长等职。　　长期从事植物次生代谢、植物抗虫和棉纤维发育研究。对植物倍半萜代谢，尤其是棉花和青蒿萜类生物合成及调控开展系统深入的研究，克隆鉴定了棉酚合成途径一系列酶和调控因子基因。分析植物次生代谢与昆虫防御体系的关系，克隆了棉铃虫参与棉酚解毒的酶基因。发展了一种新的昆虫RNA干扰技术，即植物介导的昆虫RNA干扰，昆虫取食经改造的植物后基因表达受到抑制，不仅揭示了植物昆虫相互作用新机制，对作物害虫控制有应用前景。研究棉纤维和植物表皮毛细胞发育调控的分子机制，克隆相关转录因子。