Taraxacum kok-saghyz 中响应 MeJA（麦角甾醇）的 bHLH 家族基因的鉴定与功能分析

《Journal of Plant Research》：Identification and functional analysis of MeJA-responsive bHLH family genes in Taraxacum kok-saghyz

　　

摘要

Taraxacum kok-saghyz（T. kok-saghyz）被认为是天然橡胶（NR）的一个非常有前景的替代来源，因为它的根部能够合成与Hevea brasiliensis产生的天然橡胶相当的高分子量橡胶。基本螺旋-环-螺旋（bHLH）家族的转录因子（TFs）在植物器官发生、激素信号传递以及次生代谢的调节中发挥着关键作用。本研究旨在系统地鉴定TkbHLH家族成员，并阐明它们在响应甲基茉莉酸（MeJA）和调节根系发育方面的潜在功能。基于T. kok-saghyz的基因组，共鉴定出172个TkbHLH成员，并将其系统分类为16个亚家族。其中，有37个基因因受到MeJA的显著诱导而被选中。序列分析确认所有编码的蛋白质都包含保守的bHLH结构域。亚细胞定位实验证实了5个核心TkbHLH蛋白定位于细胞核内。通过酵母双杂交和双分子荧光互补实验揭示了这些蛋白质能够形成同源二聚体和异源二聚体。值得注意的是，检测到了TkbHLH162与TkHMGS1之间的特异性相互作用，而TkHMGS1是甲瓦龙酸（MVA）途径中的关键酶，这表明JA信号传导与橡胶生物合成前体途径之间可能存在潜在的分子联系。通过过表达实验进行的功能表征显示，选定的TkbHLH基因显著促进了或抑制了根系的伸长。总之，本研究首次系统地描述了T. kok-saghyz中的bHLH转录因子家族，阐明了其在JA信号响应、蛋白质相互作用网络以及根系发育调节中的作用。这些发现为进一步研究TkbHLH转录因子如何影响T. kok-saghyz的根系形态发生和NR生物合成提供了重要的基础。