莴苣中自激活且染色体共定位的LsERF166通过正向调控莴苣内酯生物合成揭示菊科次生代谢调控新机制

本研究针对菊科植物中具有重要生物活性的天然产物莴苣内酯（costunolide）的转录调控机制展开探索。研究人员通过构建莴苣（Lactuca sativa）多组织转录组数据集，结合共表达分析与染色体定位技术，首次发现乙烯响应因子（ERF）转录因子LsERF166与莴苣内酯合成酶基因（COSs）物理相邻。该研究证实LsERF166作为典型的乙烯诱导型ERF IX类转录因子，不仅能直接激活莴苣内酯生物合成通路基因表达，还具有自激活特性形成正反馈循环。更值得注意的是，ERF166与COS基因的染色体共定位现象在菊科多个物种中保守存在，这为解析植物次生代谢的进化调控提供了重要线索。

　　

这项突破性研究揭示了莴苣(Lactuca sativa)中一个精妙的代谢调控网络。作为菊科植物特色活性成分，莴苣内酯(costunolide)不仅是多种倍半萜内酯的关键前体，更展现出丰富的药理活性。然而这个"植物化学工厂"的调控开关长期成谜。

科研团队通过多组织转录组图谱绘制，意外发现莴苣内酯合成酶基因(COSs)与一个乙烯响应因子(ERF)转录调控因子LsERF166存在染色体"比邻而居"的奇妙现象。深入探究显示，这个属于ERF IX亚家族的调控因子堪称"双料特工"——既能被乙烯信号激活，又具备自激活(self-activation)的独特属性。

分子机制解析表明，LsERF166如同精准的"基因开关"，直接结合并激活COSs等生物合成通路基因的启动子区域。更令人称奇的是，其自激活特性形成了类似"永动机"的正反馈循环，确保代谢通路的持续运转。进化分析则揭示，这种"基因邻居"的染色体共定位(colocalization)模式在菊科植物中广泛存在，暗示这是自然选择保留的精密调控策略。

该发现不仅破解了莴苣内酯生物合成的转录调控密码，更为理解植物如何通过"代谢基因簇"协调次生代谢提供了范式。这些见解对开发高附加值药用植物品种、优化天然产物生产具有重要指导意义。