蛋白激酶SmSnRK2.7介导干旱胁迫下ABA调控丹参酮生物合成的分子机制研究

本研究针对药用植物丹参(Salvia miltiorrhiza)在干旱胁迫下丹参酮生物合成的调控机制展开攻关。研究人员通过RNA测序鉴定出ABA信号通路关键组分蛋白激酶SmSnRK2.7，结合转基因、酵母双杂交(Y2H)和双分子荧光互补(BiFC)等技术，首次揭示SmPYL8-SmPP2C24-SmSnRK2.7复合体通过ABA依赖和非依赖途径协同调控丹参酮合成的分子机制，为培育高丹参酮含量且抗旱的丹参品种提供理论依据。

　　

在传统中医药领域，丹参(Salvia miltiorrhiza)因其富含的丹参酮类成分被广泛用于心脑血管疾病治疗。然而随着气候变化加剧，干旱胁迫严重影响丹参药材质量和产量。有趣的是，适度干旱反而能促进丹参酮积累，但其分子机制尚不明确。山东中医药大学药学院的研究团队在《Industrial Crops and Products》发表的研究，首次系统揭示了ABA信号通路核心组分SmSnRK2.7介导干旱胁迫下丹参酮生物合成的调控网络。

研究采用RNA测序筛选关键基因，结合转基因技术构建过表达和RNA干扰株系，运用酵母双杂交(Y2H)和双分子荧光互补(BiFC)验证蛋白互作，通过HPLC定量分析代谢物含量。特别建立了PEG模拟干旱和ABA处理的实验体系，并利用qRT-PCR检测基因表达模式。

研究结果显示：

1. 干旱胁迫下ABA含量显著升高，且ABA处理促进丹参酮积累，而ABA合成抑制剂氟啶酮则抑制该过程，证实ABA是调控关键信号分子。

2. 通过转录组分析发现SnRK2家族成员SmSnRK2.7与丹参酮合成酶基因表达高度相关。该基因在根周皮（丹参酮主要合成部位）高表达，且受ABA和PEG强烈诱导。

3. 转基因实验证明SmSnRK2.7过表达使丹参酮IIA含量提升90.92倍，并上调SmCPS1等关键酶基因表达；而RNA干扰则产生相反效果。

4. 筛选出与SmSnRK2.7互作的ABA受体SmPYL8和磷酸酶SmPP2C24，三者形成信号模块。其中SmPP2C24和SmPYL8过表达抑制丹参酮合成，干扰后则促进积累。

5. 表达模式分析揭示SmPP2C24通过抑制SmSnRK2.7发挥作用，而SmPYL8则通过激活SmPP2C24实现负调控，构成反馈调节环路。

这项研究创新性地绘制了ABA信号转导与丹参酮合成的调控网络：干旱诱导ABA积累→SmPYL8感知信号→解除SmPP2C24对SmSnRK2.7的抑制→激活丹参酮合成通路。同时发现SmSnRK2.7可能通过ABA非依赖途径协同调控。该成果不仅为解析植物逆境响应与次生代谢耦合机制提供新视角，更为分子育种培育优质抗旱丹参品种奠定理论基础，对保障中药材可持续生产具有重要实践价值。研究采用的PYL-PP2C-SnRK2模块分析策略，也为其他药用植物活性成分的合成调控研究提供了范式参考。