一个新的miR396-GbMYB41模块调控银杏（Ginkgo biloba）中的黄酮类化合物生物合成

《Industrial Crops and Products》：A novel miR396-GbMYB41 module regulates flavonoid biosynthesis in Ginkgo biloba

通过多组学分析和加权基因共表达网络分析，鉴定了Ginkgo biloba中GbMYB41作为黄酮类物质合成的关键正调控因子，并发现miR396通过靶向GbMYB41抑制其表达，从而调控黄酮合成。研究揭示了miR396-GbMYB41调控模块在黄酮生物合成中的作用，为通过遗传工程提高银杏药用成分含量提供了理论基础。

　　本研究围绕银杏（*Ginkgo biloba*）中黄酮类化合物的合成与调控机制展开，重点揭示了一种新的miR396-GbMYB41调控模块在黄酮类物质代谢中的关键作用。银杏作为一种古老的裸子植物，其药用价值主要来源于富含黄酮类化合物的叶片。黄酮类化合物具有多种生物活性，包括抗氧化、抗肿瘤、抗炎、降血糖、降血压等，对心血管疾病的治疗具有重要意义。然而，尽管黄酮类物质在银杏中的重要性已被广泛认可，其合成调控机制仍未完全阐明，尤其是miRNA与MYB转录因子之间的相互作用。

通过整合多组学分析和加权基因共表达网络分析（WGCNA），研究人员发现GbMYB41是一种关键的正向调控因子，其表达水平与黄酮类化合物含量呈显著正相关。在特定组织和茉莉酸甲酯（MeJA）或脱落酸（ABA）处理条件下，GbMYB41的表达模式与黄酮类物质的积累趋势高度一致。进一步的转基因实验表明，GbMYB41在拟南芥（*Arabidopsis thaliana*）中过表达可显著提升黄酮类化合物的含量，达到对照组的约3倍。此外，对结构基因（如PAL、C4H、4CL、F3H、FLS、OMT等）的表达分析也显示，GbMYB41的过表达能够显著激活这些基因的表达，从而促进黄酮类物质的合成。

与此同时，研究人员发现miR396作为一种非编码miRNA，能够通过靶向GbMYB41的mRNA进行切割，从而抑制其表达。这一发现表明miR396在银杏黄酮类物质合成中扮演负向调控因子的角色。通过构建双荧光素酶报告系统和瞬时共表达实验，研究人员验证了miR396对GbMYB41的直接调控作用，并进一步发现，miR396的过表达会导致黄酮类化合物、类黄酮和槲皮素含量的显著下降，而GbMYB41的过表达则能显著提高这些物质的水平。这些结果为银杏黄酮类物质合成的调控网络提供了新的视角，并揭示了miR396与GbMYB41之间的互作机制。

银杏作为中国重要的药用植物之一，其药用成分的高效利用仍然是一个亟待解决的问题。尽管中国拥有全球70%以上的银杏种质资源，但在实际应用中，如何提高其药用成分含量仍然是一个挑战。本研究通过系统分析不同组织和激素处理条件下GbMYB41的表达模式，结合miR396的调控作用，为银杏黄酮类物质的合成调控提供了理论依据。此外，研究还揭示了miR396与GbMYB41之间的负向调控关系，为后续通过基因工程技术改良银杏的药用品质奠定了基础。

黄酮类化合物的合成涉及复杂的代谢通路，包括苯丙烷途径和黄酮醇分支途径等。其中，结构基因和转录因子共同调控这一过程，而MYB转录因子在其中起着核心作用。例如，在玉米中，ZmC1和ZmR调控花青素的合成；在拟南芥中，AtMYB75和AtMYB90是黄酮类物质合成的关键激活因子；在苹果和番茄中，MdMYB1、MdMYB10、SlMYB12等也显示出对黄酮类物质合成的调控作用。类似地，GbMYB41在银杏叶片中发挥着重要作用，其表达水平与黄酮类物质的积累密切相关。这一发现不仅丰富了对MYB转录因子调控黄酮类物质合成的认识，也为相关植物的遗传改良提供了新的思路。

在植物基因调控网络中，miRNA作为一种重要的非编码RNA，通过靶向特定基因的mRNA实现对基因表达的调控。miR396在多种植物中均被发现参与调控黄酮类物质的合成，例如在番茄中，SlMYB12是miR396的靶标；在苹果中，MdMYB10受到miR396的调控。然而，这些研究主要集中在模式植物上，而关于miR396在银杏中的作用机制仍不清楚。本研究通过实验验证了miR396对GbMYB41的调控作用，发现miR396能够通过靶向切割GbMYB41的mRNA，从而降低其表达水平，抑制黄酮类物质的合成。这一发现填补了银杏中miRNA-转录因子调控网络的研究空白。

此外，研究还发现，miR396在不同组织中的表达模式与黄酮类物质的积累趋势呈负相关，表明其在植物体内可能具有组织特异性调控功能。例如，在根部，miR396的表达水平最高，而黄酮类物质的含量最低；在叶片中，GbMYB41的表达水平随着发育阶段的变化而波动，但在L2阶段达到峰值，与黄酮类物质的积累高峰一致。这些结果进一步支持了miR396在调控黄酮类物质合成中的关键作用。

综上所述，本研究通过系统分析，揭示了银杏中miR396与GbMYB41之间的调控关系，明确了GbMYB41作为黄酮类物质合成的正向调控因子和miR396作为负向调控因子的角色。这一发现不仅深化了对银杏黄酮类物质合成调控机制的理解，也为通过基因工程手段提高银杏药用成分含量提供了理论支持和实践指导。未来的研究可以进一步探索这一调控模块在其他植物中的作用，以及其在不同环境条件下的响应机制，从而为植物次生代谢的调控研究提供新的视角。