多组组学分析揭示了Stevia rebaudiana中多聚化增强的醇糖化物生物合成背后的机制
Juan Liu1, Jiaxue Wang1, Mingjia Chen1
1College of Life Sciences, State Key Laboratory of Crop Genetics & Germplasm Enhancement, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, China.
Plants (Basel, Switzerland)
|September 28, 2024
概括
聚化显著增加了中的醇糖化物 (SG),通过调节SG生物合成基因并招募有益的微生物. 这种基因改进策略提高了用于工业发展的rebaudioside A (RA) 含量.
科学领域:
- 植物遗传学和分子生物学
- 代谢学和转录学.
- 自然产品的生物合成.
背景情况:
- Stevia rebaudiana 是天然甜味剂的重要来源,主要是像 rebaudioside A (RA) 这样的醇糖化物 (SGs).
- 聚化是一种提高植物活性成分含量的策略,但其对中的SG调节的影响尚未完全理解.
研究的目的:
- 阐明与双胞胎相比,自体四化的SG含量增加背后的监管机制.
- 确定关键的基因,转录因子,载体和微生物协会参与SG积累后多化.
主要方法:
- 代谢分析,以识别差异积累代谢物 (DAMs).
- 转录组和代谢组范围的关联分析.
- 综合基因表达,代谢物数据,转录因子,载体和微生物群体的多学科网络分析.
主要成果:
- 聚化导致了类,黄类,脂类的显著上调,至关重要的是,SGs (包括RA) 和它们的前体steviol.
- 在 autotetraploid stevia 中,关键的SG生物合成途径基因 (例如,ent-KAH,UGT76G1) 的升级与增强的SG水平正相关.
- 转录因子 (NACs,WRKYs,MYBs,bHLHs,AP2/ERFs),传输基因和特定的根球微生物 (Ceratobasidium,Flavobacterium) 与RA和醇积累有积极的关联.
结论:
- 多聚化触发了一个调节电路,增强了Stevia rebaudiana中的醇糖化物生物合成.
- 这一电路涉及调节与SG相关的基因表达,并招募有益的根球微生物.
- 研究结果为改善菌的繁殖和高SG品种的工业生产提供了见解.
