ABA响应转录因子SmbZIP38通过调控丹酚酸生物合成与胁迫形态建成提升丹参药用品质的分子机制

本研究针对丹参(Salvia miltiorrhiza)活性成分丹酚酸(Salvianolic acids)生物合成调控机制不明的问题，通过分子生物学和转录组学技术，揭示了ABA响应转录因子SmbZIP38通过结合SmTAT启动子ABRE元件激活其表达，正向调控丹酚酸合成；同时促进根系发育和叶片形态建成，增强非生物胁迫抗性。该发现为丹参品质改良提供了重要靶点，发表于《Horticultural Plant Journal》。

　　

丹参作为传统中药材，其干燥根富含的丹酚酸(Salvianolic acids)和丹参酮类成分是治疗心脑血管疾病的重要活性物质。然而，丹酚酸生物合成的调控网络尚未完全阐明，且药用植物常面临干旱等非生物胁迫导致的产量与品质下降问题。基础亮氨酸拉链(bZIP)转录因子家族在植物胁迫响应和次生代谢中发挥关键作用，但丹参中bZIP成员的功能研究仍属空白。

中国的研究团队在《Horticultural Plant Journal》发表的研究中，首次系统揭示了Group A成员SmbZIP38的双重功能。通过构建SmbZIP38过表达(SmbZIP38-OE)和RNA干扰(SmbZIP38-RNAi)的丹参毛状根体系，结合转录组测序、酵母单杂交(Y1H)、电泳迁移率实验(EMSA)和双荧光素酶报告系统等技术，研究人员发现该转录因子不仅能直接激活酪氨酸氨基转移酶基因SmTAT的转录促进丹酚酸合成，还能通过调控角质/木栓质合成相关基因CER1和CYP77A的表达，诱导根系发达、叶片增多的胁迫适应性形态建成。

3.1. SmbZIPs筛选
通过ABA处理的基因共表达分析，发现SmbZIP38与丹酚酸合成关键基因SmTAT表达显著正相关，启动子分析预测其可能结合SmTAT的ABRE顺式作用元件。

3.3. 转基因毛状根构建
成功获得SmbZIP38-OE和RNAi毛状根株系，其中过表达株系中SmbZIP38转录水平提升4-6倍，而干扰株系降低至对照的53%-62%。

3.5. 丹酚酸含量变化
SmbZIP38-OE株系中迷迭香酸(RA)和丹酚酸B(Sal B)含量分别增加1.16和1.22倍，RNAi株系则下降至对照的71%-86%，证实其对丹酚酸合成的正向调控作用。

3.6. 植株形态学特征
过表达植株呈现典型胁迫适应表型：根系更发达（初级根和侧根数量增加）、叶片面积减小但数量增多，这种形态改变有利于提高水分利用效率。

3.7. 转录组学分析
KEGG富集显示差异基因显著集中在角质/木栓质合成(ko00073)、苯丙烷代谢(ko00940)和植物激素信号转导(ko04075)通路。其中角质合成关键基因CER1在过表达株系下调37%，而苯丙烷代谢限速酶HCT基因表达上调达22倍。

3.9. 靶基因验证
Y1H和EMSA实验证实SmbZIP38特异性结合SmTAT启动子的ABRE-P2元件，双荧光素酶报告系统显示其可使SmTAT启动子活性增强3.85-6.77倍。

3.10. 蛋白二聚化
酵母双杂交(Y2H)证明SmbZIP38能形成同源二聚体，这种结构特征可能增强其转录调控活性。

这项研究首次阐明SmbZIP38通过"代谢-形态"双重调控模式提升丹参药用价值的分子机制：一方面直接激活丹酚酸合成途径关键基因表达，另一方面通过调控角质合成和激素信号通路诱导胁迫适应性形态建成。该发现不仅为解析ABA信号通路与次生代谢的偶联机制提供新视角，更为分子育种改良丹参抗逆性和药用成分含量提供了精准靶标。研究采用的"转录因子筛选-功能验证-靶基因解析"研究范式，也为其他药用植物品质改良研究提供了可借鉴的技术路线。值得注意的是，SmbZIP38与已报道的SmAREB1高度同源，暗示丹参中可能存在ABA信号通路的正向反馈调控网络，这为后续研究开辟了新方向。