迷迭香酸（Rosmarinic Acid，RA）是食品中重要的天然抗氧化劑，具有多種藥理功能。隨著食品及醫(yī)藥領(lǐng)域?qū)A的需求穩(wěn)步增長，近年來富含RA的植物引起了人們的極大廣泛關(guān)注。紫蘇（Perilla frutescens (L.) Britt.）是唇形科紫蘇屬的一年生草本植物，是我國重要的藥食同源植物。紫蘇葉具有解表散寒，行氣止嘔，和胃安胎和解魚蟹涼毒的功效，在醫(yī)藥、蔬菜、油料及畜牧領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于紫蘇生物量較大且易于栽培，目前紫蘇已作為RA植提生產(chǎn)的主要原料。
光是植物生存的重要環(huán)境因子，光強會顯著影響藥用植物生長及次生代謝產(chǎn)物的積累。近日，廣州中醫(yī)藥大學王宏斌/沈奇團隊在國際學術(shù)期刊Plant Physiology在線發(fā)表了題為“GBF family member PfGBF3 and NAC family member PfNAC2 regulate rosmarinic acid biosynthesis under high light”的研究論文，揭示了高光誘導紫蘇葉中RA合成的分子機制。
該研究通過不同光質(zhì)光強處理，發(fā)現(xiàn)高光可以顯著誘導紫蘇葉片中RA含量增加。進而通過連續(xù)高光處理紫蘇48 h 后RA含量提高到峰值，兩個品種中分別從0.22 mg/g 及1.13 mg/g提高到5.52 mg/g and 5.14 mg/g。此外，高光也顯著誘導了咖啡酸與總酚酸含量的顯著提升。
通過轉(zhuǎn)錄組與代謝組聯(lián)合分析，鑒定與RA含量相關(guān)性最顯著的模塊。進一步在這個模塊中通過共表達分析與差異表達基因分析，鑒定到PfTAT1，PfTAT2，PfC4H等RA合成關(guān)鍵基因及PfNAC2及PfGBF3等轉(zhuǎn)錄因子。PfGBF3屬于bZIP家族中的GBF3亞家族，具有感知光信號的功能。
利用雙熒光素酶報告實驗和酵母單雜實驗發(fā)現(xiàn)PfNAC2和PfGBF3均能結(jié)合PfC4H啟動子區(qū)域，激活PfC4H的轉(zhuǎn)錄。并且PfGBF3還能結(jié)合PfNAC2啟動子序列，激活PfNAC2的轉(zhuǎn)錄。進一步利用瞬時轉(zhuǎn)化侵染紫蘇幼苗，發(fā)現(xiàn)PfC4H，PfNAC2和PfGBF3基因均能促進RA的積累。對PfNAC2基因進行本源穩(wěn)定轉(zhuǎn)化，在轉(zhuǎn)基因植株中，PfC4H基平均上調(diào)了3.65倍，PfGBF3基因平均增加了9.67倍，研究表明PfNAC2可誘導PfC4H表達，并對PfGBF3有反饋調(diào)控作用。
綜上，該研究闡明了高光誘導紫蘇RA合成的分子機制。揭示了PfGBF3、PfNAC2和PfC4H是正向調(diào)節(jié)RA積累的中心節(jié)點，PfGBF3可以激活PfNAC2及PfC4H表達，且PfNAC2也可結(jié)合PfC4H啟動子誘導其表達，最終提高紫蘇葉中Rad積累的調(diào)控規(guī)律，豐富了藥用植物光誘導調(diào)控研究的基礎(chǔ)。
強光促進紫蘇葉片迷迭香酸生物合成的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)模式
廣州中醫(yī)藥大學藥用植物生理生態(tài)研究所博士后謝觀雯為該論文的第一作者，沈奇研究員和王宏斌教授為該論文的共同通訊作者。靳紅磊研究員，碩士研究生鄒秀崽、梁梓珊、張可及博士研究生吳端參與了相關(guān)研究工作。相關(guān)工作得到國家自然科學基金及廣東省人才支撐項目的資助。
沈奇研究員現(xiàn)為廣州中醫(yī)藥大學杏林青年人才，農(nóng)業(yè)部杰出農(nóng)業(yè)青年科學家。主要從事藥用植物遺傳育種與資源開發(fā)。十余年圍繞紫蘇資源評價、代謝解析、遺傳育種及產(chǎn)品開發(fā)開展了系統(tǒng)研究工作，以第一作者或通訊作者發(fā)表研究論文60余篇。主持國家自然科學基金項目2項；以第一選育人選育紫蘇新品種4項。
團隊已開展的紫蘇研究工作
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