丹参中MYB39-MYB111-bHLH51-TTG1模块协同调控酚酸和二萜生物合成通路的新机制

本研究揭示了丹参（Salvia miltiorrhiza）中转录因子SmMYB39与SmMBW复合体（SmMYB111-SmbHLH51-SmTTG1）通过竞争性互作调控酚酸（PAs）和二萜（TAs）生物合成的分子机制。SmMYB39作为抑制因子干扰SmMBW复合体形成，而JA信号通过抑制SmMYB39表达并激活SmMBW成员，协同促进两种药用成分积累。该发现为植物次生代谢协同调控提供了新范式。

　　

Summary

植物通过多种转录因子协同调控次生代谢产物合成，但不同类型代谢物生物合成间的关联机制尚不明确。本研究在药用模式植物丹参中发现，MYB39-MYB111-bHLH51-TTG1模块可协同调控酚酸和二萜生物合成通路。SmMYB39作为抑制因子，通过干扰SmMBW（SmMYB111-SmbHLH51-SmTTG1）激活复合体的形成，并抑制SmbHLH51对其靶基因的转录激活作用。外源MeJA处理可抑制SmMYB39表达，同时诱导SmMBW成员表达。此外，SmMYB39与JA信号通路核心抑制因子SmJAZ1互作，表明该模块通过整合JA信号协同调控两种代谢物合成。

Introduction

丹参作为传统心血管疾病治疗药物，其活性成分酚酸（如丹酚酸B）和二萜（如丹参酮IIA）分别源自苯丙烷/酪氨酸途径和MVA/MEP途径。虽然已有多个MYB、bHLH转录因子被报道可单独调控PAs或TAs合成，但能同时促进两种成分积累的调控机制仍是空白。

Results

SmMYB39负调控PAs和TAs生物合成
过表达SmMYB39使毛状根中RA和SAB含量降至野生型的5%和22.6%，四种丹参酮含量降低15%-41%；而RNAi株系中两类成分含量显著提升。RT-qPCR显示SmMYB39可下调SmPAL1、SmC4H1等PAs通路基因及SmDXS2、SmKSL1等TAs通路基因表达。

SmMYB39与SmMBW成员互作
酵母双杂交筛选发现SmMYB39与SmMBW复合体所有组分互作。BiFC和Co-IP证实SmMYB39通过N端区域与SmbHLH51结合，并竞争性抑制SmMYB111与SmbHLH51/SmTTG1的相互作用。

SmMBW复合体的正向调控作用
过表达SmMYB111使RA和SAB含量提升119%-365%，四种丹参酮含量增加1.2-4.7倍；SmbHLH51通过结合SmC4H1和SmKSL1启动子G-box元件激活转录；SmTTG1-OE株系中TAs含量最高增加20倍。三者均能同步上调PAs和TAs通路基因表达。

JA信号的整合机制
MeJA处理显著抑制SmMYB39表达，同时诱导SmMBW成员及SmJAZ1表达。SmMYB39-SmJAZ1互作暗示JA信号可能通过解除SmMYB39对SmMBW的抑制来促进代谢物积累。

Discussion

该研究首次揭示MYB抑制因子与MBW激活复合体协同调控植物双代谢通路的分子框架：

1. SmMYB39作为MBW干扰因子（MBWi），通过"竞争性结合-复合体解离-转录抑制"三重机制发挥作用；
2. JA信号通过"抑制抑制因子（SmMYB39）+激活激活因子（SmMBW）"的双锁机制实现代谢协同调控；
3. 该模块的发现为药用植物多组分同步增产提供了新策略，如通过编辑SmMYB39结合JA诱导实现PAs和TAs含量同步提升。

Methods

研究采用丹参毛状根转化系统，结合HPLC-UV（270nm/280nm）进行成分检测，运用Y2H、BiFC、LCI等多维互作验证技术，通过双荧光素酶报告系统（Dual-LUC）解析转录调控机制。统计采用SPSS 27进行单因素方差分析（ANOVA），GraphPad Prism 10.1制图。