成都生物所在丹参酮合成调控机制方面取得新进展

　　

丹参（Salvia miltiorrhiza Bunge）是鼠尾草属药用植物，具有活血化瘀、抗菌消炎等多种药理作用，并被广泛应用于心脑血管等疾病的治疗。丹参酮类化合物是丹参中的重要药用活性成分。研究表明，外源激素可以提高丹参中丹参酮的含量，同时激素处理也能够诱导植物中出现可变剪切事件。然而，激素是否通过调控基因的可变剪切来影响丹参酮合成还不清楚。为解决该科学问题，中国科学院成都生物研究所张咏梅研究员课题组从以下三方面进行了探讨。

首先，研究者研究了与丹参酮合成相关的已知基因是否存在可变剪切事件，以及这些事件是否对外源激素处理产生反应？通过对处理了脱落酸（ABA）、赤霉素（GA）、吲哚-3-醋酸（IAA）和甲基茉莉酸（MeJA）的丹参根部转录组的分析，团队鉴定出12个与丹参酮相关的基因具有可变剪接异构体，共包含38个可变剪切事件，其中7个事件对激素表现出动态响应，例如SmbHLH3;A3同时受到MeJA和ABA的调控（图1）。

其次，课题组探讨了有哪些剪切因子参与丹参酮合成基因的剪切过程。相关性分析表明，一个属于Serine/arginine-rich（SR）家族的剪切因子与多个丹参酮合成基因（包括SmbHLH3）的表达均呈正相关，是调控丹参酮合成的关键候选剪切因子（图2）。

最后，研究者着重分析了除丹参酮合成相关基因外，是否存在其他可变剪切事件参与外源激素调控丹参酮合成的过程。为此，研究者运用加权基因相关网络分析（WGCNA）等方法，挖掘了与激素处理下丹参酮合成调控相关的其他可变剪切事件。在众多可变剪切事件中，LOC130987356;A5受到ABA、GA、IAA和MeJA的共同调控，且其相关基因模块在丹参酮前体萜类骨架的生物合成通路中显著富集（图3）。

以上发现深化了我们对激素处理下可变剪切在丹参酮合成调控中作用的理解，为进一步丹参酮合成调控的理论探索和应用研究提供了基础。

图1 丹参酮合成基因可变剪切事件的鉴定与筛选

图2 关键剪切因子的鉴定与筛选

图3受多种激素诱导的差异可变剪切事件功能富集情况

上述研究成果以“Alternative splicing of tanshinone synthesis genes and related splicing factors in Salvia miltiorrhiza in response to hormones”为题发表于农林科学领域一区TOP期刊Industrial Crops and Products。中科院成都生物所西南山地植物多样性格局与保护创新团队助理研究员张懿为该论文第一作者，张咏梅研究员为论文通讯作者。该研究得到成都市-中科院科技合作资金项目（E1D3080001）、四川省科技计划（2023JDRC0124、2023YFS0342）联合资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2024.120372