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为探究 ERF 转录因子调控川续断皂苷 VI（Asperosaponin VI）积累的分子机制，研究人员以川续断（Dipsacus asper）为对象开展研究。结果发现 DaERF9 可促进川续断皂苷 VI 积累，该研究为揭示其合成调控机制提供依据。
在神奇的植物王国里，川续断（Dipsacus asper）可是一位 “宝藏植物”。它是传统的中药材，在治疗风湿病、创伤损伤，促进血液循环和肌肉松弛等方面都有着重要作用。尤其是其中的活性化合物川续断皂苷 VI，在抗炎、抗菌、抗病毒、免疫调节以及抗癌等诸多领域都展现出强大的药理活性，就像植物体内的 “超级卫士”，守护着植物的健康，也为人类疾病治疗带来了新希望。
然而，想要充分利用川续断皂苷 VI 的价值，就得搞清楚它在植物体内是如何合成和积累的。之前的研究虽然发现 ERF 转录因子能调控三萜皂苷这类次生代谢物的合成，但对于 DaERF9 这个潜在的调控因子，它到底如何影响川续断皂苷 VI 积累，背后的分子机制却像一团迷雾，没人能说清楚。这就好比知道了一把钥匙能开锁，却不知道它具体是怎么打开那把锁的，严重阻碍了人们对川续断皂苷 VI 的深入研究和开发利用。
为了揭开这层神秘的面纱，来自贵州中医药大学和贵州省道地药材种质创新与资源高效利用重点实验室的研究人员踏上了探索之旅。他们围绕 “DaERF9 如何调控川续断皂苷 VI 积累” 这一关键问题展开研究，最终取得了重要成果，相关论文发表在《BMC Plant Biology》杂志上。
研究人员在此次研究中，主要运用了以下几种关键技术方法：首先是基因克隆技术，通过提取川续断幼苗根部 RNA 并进行反转录，成功克隆出 DaERF9 基因；其次，采用 qRT-PCR 技术，对不同组织和生长阶段的川续断以及转基因拟南芥中的基因表达水平进行检测；代谢组学分析技术也发挥了重要作用，借助超高效液相色谱 - 串联质谱（UHPLC - MS/MS）技术，对转基因拟南芥和野生型拟南芥的代谢物进行鉴定和分析；此外，还利用了酵母单杂交（Y1H）和双荧光素酶报告基因实验等技术，探究基因之间的相互作用关系。
下面来看看具体的研究结果：
- DaERF9 对 MeJA 诱导的响应：研究小组前期研究发现，DaERF9 基因与一些应激相关基因聚为一组，且在 MeJA 处理后，川续断中川续断皂苷 VI 含量显著增加，同时 DaERF9 基因表达也明显上调。这表明 DaERF9 基因可能响应 MeJA 诱导，帮助植物抵御环境压力。
- DaERF9 的表达分析和亚细胞定位：通过 qRT-PCR 检测发现，DaERF9 在川续断叶片中的表达水平最高，在 24 个月大的根中表达水平也较高。亚细胞定位分析显示，DaERF9 在细胞核中表达。由此推测，DaERF9 可能主要在叶片中调控川续断皂苷 VI 的合成，后期在根中积累。
- 过表达 DaERF9 促进川续断皂苷 VI 前体积累：在转基因拟南芥中，qRT-PCR 分析表明 DaERF9 过表达株系中该基因表达水平显著升高。代谢组学分析发现，与野生型相比，过表达 DaERF9 的拟南芥中三萜类化合物显著增加，尤其是川续断皂苷 VI 的前体物质，如齐墩果酸等，其积累量明显上升。这说明 DaERF9 能显著促进川续断皂苷 VI 前体化合物在拟南芥中的积累。
- 过表达 DaERF9 激活三萜生物合成途径并响应 MeJA 诱导：qRT-PCR 分析显示，在 DaERF9 过表达的拟南芥中，萜类生物合成途径的上游基因 AtHMGS 和 AtHMGCR 以及下游基因 AtSS 和 AtSE 的表达均上调，表明过表达 DaERF9 可激活三萜生物合成途径。MeJA 处理后，过表达 DaERF9 的样品中，三萜生物合成途径的关键酶编码基因 AtAACT、AtHMGS、AtHMGCR 和 AtSS 表达显著上调，进一步证实 DaERF9 能激活萜类生物合成途径并响应 MeJA 诱导。
- 机械损伤促进川续断中川续断皂苷 VI 的合成：生理指标检测发现，机械损伤后川续断叶片中 POD 和 SOD 酶活性显著增加，MDA 含量也明显积累，但随着时间推移，这些指标呈下降趋势，说明植物逐渐适应了环境压力。代谢组学分析表明，机械损伤后川续断叶片和根中的代谢谱发生显著变化，叶片中川续断皂苷 VI 及其前体齐墩果酸的浓度显著增加，根中川续断皂苷 VI 含量下降，齐墩果酸含量积累，这表明机械损伤能促进川续断中川续断皂苷 VI 的积累，且川续断皂苷 VI 可能从根转移到叶以抵抗机械损伤。
- 机械损伤增加 DaERF9 和参与川续断皂苷 VI 合成基因的表达：qRT-PCR 分析显示，机械损伤后 DaERF9 基因和参与川续断皂苷 VI 生物合成途径的 DaHMGCR 基因表达显著上调，且 JA 含量也明显增加。这表明 DaERF9 可能通过 JA 途径调节川续断皂苷 VI 生物合成途径基因的表达，从而促进川续断皂苷 VI 的合成以应对外部压力。
- DaERF9 与 DaHMGCR 结合并激活其表达：相关性分析发现，DaERF9 与川续断皂苷 VI 生物合成途径关键基因，尤其是 DaHMGCR，存在显著正相关。通过克隆 DaHMGCR 基因及其启动子，并进行双荧光素酶报告基因实验和酵母单杂交实验验证，证实 DaERF9 能与 DaHMGCR 启动子结合，调节 DaHMGCR 基因的表达。
在研究结论和讨论部分，研究人员发现，MeJA 在植物机械损伤和次生代谢物合成中起着至关重要的作用。机械损伤激活 JA 信号通路，促进川续断皂苷 VI 的合成，增强植物的抗逆性。川续断通过消除活性氧（ROS）来抵抗机械损伤，而川续断皂苷 VI 可能是其抵抗损伤的关键成分。DaERF9 作为 ERF 转录因子家族的一员，通过调节 DaHMGCR 的表达，增强了川续断皂苷 VI 的生物合成。这一研究成果不仅揭示了川续断中川续断皂苷 VI 合成的调控机制，为深入了解植物次生代谢调控网络提供了重要依据，也为提高川续断皂苷 VI 的产量，推动其在药物开发和植物保护领域的应用奠定了坚实基础，具有重要的理论和实践意义。
