传统中药丹参（Salvia miltiorrhiza）因富含酚酸和丹参酮而被广泛用于治疗心血管疾病。在中国不同产区的丹参中，四川生态型（S. m.-SC）酚酸积累量最高，但丹参酮含量匮乏严重制约了其品质及下游产业发展，亟需开发品质改良栽培技术并阐明丹参酮生物合成的调控机制。研究人员系统评估了外源激素与S. m.-SC丹参酮积累的互作关系，发现茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate, MeJA）可显著提升S. m.-SC中丹参酮的积累。基于泛转录组数据集的整合分析构建了丹参酮核心代谢调控网络，鉴定出SmMYC3是继SmMYC2a/2b之后新发现的丹参酮生物合成正调控因子。酵母单杂交（Yeast one-hybrid, Y1H）和双荧光素酶报告实验（Dual-LUC）表明，SmMYC3可直接结合丹参酮生物合成基因（SmGGPPS1、SmKSL1和SmCYP76AH1）启动子中的G-box元件。值得注意的是，通过酵母双杂交（Yeast two-hybrid, Y2H）、双分子荧光互补（Bimolecular fluorescence complementation, Bi-FC）和Dual-LUC实验鉴定出的SmMYC3-SmMYC2b/SmMYC3复合物，在MeJA信号参与下可显著增强对丹参酮代谢基因的转录激活能力。该研究进一步拓展了MYC转录因子调控丹参酮代谢的分子网络，阐明了MeJA介导的丹参酮生物合成调控机制，为MeJA应用于提升丹参中丹参酮含量提供了新的蓝图。
论文解读：《SmMYC蛋白复合物协同介导茉莉酸甲酯调控丹参中丹参酮的生物合成》
研究背景与意义
丹参（Salvia miltiorrhiza）为唇形科多年生草本植物，其干燥根及根茎是传统中药丹参的主要药用部位，活性成分以酚酸和丹参酮（含丹参酮IIA、丹参酮I、隐丹参酮等）为主。丹参酮具有抗动脉粥样硬化、保护血管内皮细胞等药理作用，是评价丹参品质的关键指标。中国山东、四川、河南、陕西为丹参道地产区，其中四川中江产丹参（S. m.-SC）以肉质根粗壮、酚酸含量高著称，但普遍存在丹参酮“低积累”特性，严重限制了其产业价值。因此，解析丹参酮生物合成的调控机制并开发定向提升策略成为研究重点。茉莉酸甲酯（MeJA）作为植物胁迫响应的核心信号分子，已被证实可诱导多种药用植物次生代谢产物积累，但其在S. m.-SC中的调控网络尚不完善。本研究由四川农业大学研究团队完成，发表于《Plant Physiology and Biochemistry》，旨在阐明MeJA调控S. m.-SC丹参酮合成的分子机制，为丹参品质改良提供理论支撑。
主要技术方法
研究人员以四川生态型（S. m.-SC）和山东生态型（S. m.-SD）丹参为材料，通过外源激素（水杨酸、MeJA、乙烯利）梯度处理筛选最优诱导条件；整合公共数据库超过50个样本的RNA-seq数据构建泛转录组（pan-transcriptome）图谱，结合加权基因共表达网络分析挖掘核心调控因子；采用实时荧光定量PCR（qPCR）验证基因表达模式；通过酵母单杂交、双荧光素酶报告系统验证转录因子与靶基因启动子的结合及转录激活能力；利用酵母双杂交、双分子荧光互补技术验证蛋白互作；构建过表达及干扰载体，通过发根农杆菌转化获得转基因丹参毛状根及植株，结合高效液相色谱（HPLC）检测丹参酮含量变化。
研究结果
3.1 外源MeJA显著促进S. m.-SC丹参酮积累及次生生长**
研究人员对S. m.-SC进行外源水杨酸（SA）、MeJA、乙烯利（ET）处理，发现SA和MeJA均显著促进植株次生生长（径向增粗）并提升总丹参酮含量，其中50 mg/L MeJA处理组总丹参酮含量达5.43 mg/g，为对照组的数倍；而ET处理抑制丹参酮积累。qPCR结果显示，MeJA处理显著上调丹参酮合成关键基因（SmGGPPS1、SmCPS1、SmKSL1、SmCYP76AH1）的表达，同时激活茉莉酸（JA）信号通路相关基因（SmAOC、SmCol1、SmJAZ3/4/9）的表达。
3.2 基于泛转录组的SmMYC调控网络构建
整合多批次转录组数据构建的泛转录组覆盖丹参不同组织、生态型及诱导处理，非覆盖率接近0%。功能富集分析显示，SA生物合成、JA信号及萜类代谢通路在丹参酮调控网络中显著富集。转录因子家族分析表明，MYC/bHLH、MYB、AP2/ERF等家族为核心调控因子，其中MYC家族成员在高低丹参酮生态型中存在显著差异表达：SmMYC2a和SmMYC3在S. m.-SD中高表达，SmMYC1和SmMYC2b在S. m.-SC中高表达。
3.3 MYC家族表达特征分析
从S. m.-SC中克隆获得SmMYC1/2a/2b/3的编码序列（CDS），其均含有保守的bHLH-MYC-N和bHLH-AtAIB-like结构域，其中SmMYC2a和SmMYC3额外具有C端bHLH-ACT-like结构域。系统发育分析显示，SmMYC1/2a/3属于MYC1分支，SmMYC2b属于MTB-like分支。表达模式分析表明，SmMYC3在根周皮中持续响应MeJA诱导，表达量随处理时间（0-72 h）呈上升趋势。
3.4 SmMYC3的功能验证
转基因毛状根实验显示，SmMYC1过表达显著降低丹参酮含量，而SmMYC2a、SmMYC2b、SmMYC3过表达则显著提升丹参酮积累，其中SmMYC3-OE系总丹参酮含量达599.17 μg/g，为对照的1.92倍；干扰SmMYC3则导致丹参酮含量下降。转基因植株实验进一步验证了SmMYC3的正调控作用。
3.5 SmMYC3靶向结合丹参酮合成基因启动子
qPCR结果显示，SmMYC3过表达上调SmGGPPS1、SmKPS1、SmKSL1、SmCYP76AH1的表达，干扰则下调其表达。Y1H实验证实SmMYC3可直接结合SmGGPPS1、SmKSL1、SmCYP76AH1的启动子片段；Dual-LUC实验表明，SmMYC3通过结合启动子中的G-box元件激活下游基因表达。
3.6 SmMYC蛋白复合物的鉴定
Y2H和Bi-FC实验证实，SmMYC3可与自身形成同源二聚体，也可与SmMYC2a、SmMYC2b形成异源二聚体，而SmMYC2a仅能形成同源二聚体。
3.7 SmMYC复合物对靶基因的转录激活效应
Dual-LUC实验显示，MeJA处理后，SmMYC3-SmMYC2b复合物对SmKSL1启动子的激活能力最强，相对荧光素酶活性达对照的6.88倍；SmMYC3同源二聚体对SmGGPPS1和SmCYP76AH1启动子的激活能力显著高于单体。
讨论与结论
讨论
激素信号交叉调控是植物次生代谢的重要特征：MeJA和SA均能促进丹参酮积累，但ET抑制其合成，这与前人报道的SmEIL1通过结合SmCPS1启动子抑制丹参酮合成的结论一致。MYC转录因子作为JA信号的核心组分，在不同物种中功能保守：拟南芥中AtMYC2/3/4协同调控JA响应，本研究中SmMYC3通过形成同源或异源复合物增强转录激活能力，与银杏GbMYC2_5、檀香SaMYC1的结合G-box调控萜类合成的机制相似。此外，SmMYC3对SmCPS1的调控可能依赖其他转录因子的协同作用，这与其未直接结合SmCPS1启动子的结果相符。
结论
外源MeJA是S. m.-SC丹参酮积累的高效诱导子，其通过激活JA信号通路，上调SmMYC2a、SmMYC2b、SmMYC3的表达。三种SmMYC蛋白可形成同源或异源复合物，特异性结合丹参酮合成关键基因（SmGGPPS1、SmKSL1、SmCYP76AH1）启动子的G-box元件，显著增强其转录表达，最终提升S. m.-SC根中丹参酮的积累。该研究揭示了MeJA-SmMYC复合物调控丹参酮合成的新机制，为丹参品质改良提供了关键靶点。
