光敏色素互作因子CsPIF3a正向调控茶树(Camellia sinensis)叶绿素生物合成的分子机制解析

本文揭示了茶树光敏色素互作因子CsPIF3a通过直接结合叶绿素合成关键基因CsHEMA和CsPOR启动子区的G-box元件，激活其转录从而促进叶绿素积累的分子机制。研究采用EMSA（电泳迁移率变动分析）和DLR（双荧光素酶报告系统）验证了CsPIF3a的转录激活功能，并通过拟南芥过表达实验证实其能显著提高叶绿素含量，为培育特色叶色茶树品种提供了理论依据。

　　

Highlight

叶绿素是植物叶片中的绿色色素，与类胡萝卜素共同决定叶片色泽，在茶树生长发育和产量形成中起关键作用。尽管叶绿素合成相关基因已有广泛报道，但转录因子对其生物合成的调控机制仍需深入阐明。本研究发现，不同叶色茶树品种中叶绿素含量与合成基因CsHEMA和CsPOR的表达呈显著正相关，并鉴定出具有自激活特性的核定位蛋白CsPIF3a。

Results

电泳迁移率变动分析(EMSA)显示，CsPIF3a能直接结合CsHEMA和CsPOR启动子区域。双荧光素酶报告系统(DLR)证实CsPIF3a可激活这两个基因的转录。在拟南芥中过表达CsPIF3a导致叶绿素积累显著增加，相关生物合成基因表达上调。

Discussion

研究表明，作为bHLH转录因子家族成员的PIFs在叶绿素代谢中发挥重要作用。CsPIF3a通过特异性识别靶基因启动子中的G-box(CACGTG)顺式作用元件，正向调控叶绿素合成通路关键酶基因的表达。这一发现为理解茶树叶色变异的分子基础提供了新视角。

Conclusion

本研究证实CsPIF3a作为转录激活因子，通过直接调控CsHEMA和CsPOR的表达来影响叶绿素生物合成。这些发现不仅丰富了PIFs家族在叶绿素合成中的转录调控机制认知，也为定向选育特色叶色茶树品种提供了分子标记。