CfMYC2-like转录因子调控蕙兰花香中茉莉酸甲酯(MeJA)生物合成的分子机制

本研究针对蕙兰(Cymbidium faberi)花香形成的关键成分茉莉酸甲酯(MeJA)的调控机制展开探索。研究人员通过克隆4个bHLH转录因子基因(CfbHLH5、CfbHLH25、CfbHLH31和CfMYC2-like)，发现CfMYC2-like通过结合CfJMT启动子的G-box元件抑制其表达，并与AP2转录因子CfRAP2.4互作调控MeJA合成。该研究为无香兰花品种的香味改良提供了理论依据，成果发表于《Industrial Crops and Products》。

　　

兰花作为最具观赏价值的植物之一，其独特的花香一直是研究热点。蕙兰(Cymbidium faberi)作为中国传统名花，以持久馥郁的香气著称，其主要香气成分茉莉酸甲酯(MeJA)在开花期中午阳光充足时释放最为显著。然而，野生蕙兰种群正逐年减少，被列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》保护名录。更棘手的是，蕙兰生长周期长、育种手段有限，且部分兰花品种缺乏香味，这些都制约着兰花产业的发展。因此，解析蕙兰花香的分子机制，不仅具有重要的理论价值，更能为培育芳香型兰花品种提供分子育种靶点。

为探究这一科学问题，Yin Zhou和Yanqin Xu团队在《Industrial Crops and Products》发表了最新研究成果。研究采用多组学联用策略：通过酵母单杂交筛选获得与CfJMT启动子互作的bHLH转录因子；利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建突变体；采用原生质体瞬时转化系统验证基因功能；结合UPLC-MS/MS代谢组学分析MeJA含量变化；通过酵母双杂交、双分子荧光互补(BiFC)和免疫共沉淀(Co-IP)等技术验证蛋白互作。所有实验材料均来自武汉生物工程学院兰花资源圃的野生蕙兰克隆群体。

研究首先通过酵母单杂交筛选获得4个bHLH转录因子，系统进化分析显示CfMYC2-like属于IIIe亚家族，与拟南芥AtMYC2同源。qRT-PCR分析发现，MeJA合成基因(CfLOX、CfAOS、CfAOC和CfJMT)在盛花期表达最高，而CfMYC2-like在根中表达量最高，呈现与结构基因相反的时空表达模式。

在功能验证部分，原生质体瞬时过表达CfMYC2-like显著抑制了MeJA合成基因的表达，而RNA干扰则产生相反效果。更直接的证据来自CRISPR/Cas9编辑：CfMYC2-like突变体根茎中OPDA、JA和MeJA含量分别提高了4.7倍、2.2倍和1.5倍，证实其负调控作用。

分子机制解析显示，CfMYC2-like和CfbHLH5能特异性结合CfJMT启动子的G-box元件(TACGTG)，但调控效果相反。酵母双杂交发现CfMYC2-like可形成同源二聚体，并与AP2转录因子CfRAP2.4互作。这种互作可能通过抑制CfRAP2.4的转录激活功能，实现对MeJA合成的精细调控。

该研究创新性地揭示了bHLH和AP2转录因子协同调控兰花花香形成的分子机制。提出的"竞争性结合"模型解释