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MYB75/PAP1是一类R2R3MYB转录因子,在拟南芥中主要调控花青素的生物合成。过量表达MYB75基因(oxMYB75)会导致拟南芥叶、根、茎和花中的花青素超量累积;转录组和代谢组分析表明,MYB75基因不仅调控花青素合成途径,而且还参与调控黄酮醇的合成途径。尽管过量表达MYB75提高拟南芥/烟草中的花青素和黄酮醇水平并提高杂食性昆虫的抗性,但黄酮对专食性昆虫抗性的研究信息仍知之甚少。
Onkokesung等研究了过量表达的MYB75植株对专食性昆虫Pieris brassicae(咀嚼式口器—毛虫)和Brevicorynebrassicae(刺吸式口器—蚜虫)的抗性。研究表明,专食性毛虫取食后,野生型植株中MYB75基因上调表达,但不受蚜虫取食的影响。蚜虫在oxMYB75植株上生长后,昆虫形态没有受到影响,而毛虫取食oxMYB75植株后,体重却显著增加。
研究者进一步调查了oxMYB75植株被取食后的JA(茉莉酸甲酯)、SA(水杨酸)等信号分子应激反应,以及抗性代谢产物GS(芥子苷)的水平变化。在毛虫取食的oxMYB75植株中,JA水平明显升高,而SA仍处于较低水平;在蚜虫取食的oxMYB75植株中,JA水平略有变化,在取食72小时以后SA水平急剧升高。毛虫取食oxMYB75植株后,植株中的总GS水平明显升高;而蚜虫取食oxMYB75植株后,植株中的GS水平却显著下降。
尽管oxMYB75植株在专食性昆虫取食后,JA、SA等植物激素以及GS水平存在显著的不同,但这些变化仍不足以解释oxMYB75植株对专食性毛虫的抗性下降。作者进一步调查了oxMYB75植株中的黄酮合成途径上的结果基因的转录表达水平。毛虫取食24小时后,MYB75,DFR, CHS, FLS-1和 F3′H的转录水平显著升高;蚜虫取食oxMYB75植株24小时后,DFR, CHS, FLS-1和 F3′H的转录表达受抑制,尽管MYB75转录仍维持较高水平。
取食除了影响黄酮合成基因的转录表达,还影响相关的黄酮类代谢产物的累积,包括花青素和黄酮苷。毛虫取食oxMYB75植株4天后,花青素水平显著增加;而蚜虫取食后,花青素水平显著降低。对于黄酮醇苷,不管是毛虫还是蚜虫取食,oxMYB75植株内的3种槲皮素类糖苷在取食前后没有显著变化;另两种山奈酚类糖苷取食前后也没有受到影响。然而,在野生型植株中,一种山奈酚类糖苷----3-O-鼠李糖苷-7-O-鼠李糖苷山奈酚(KRR)在被毛虫取食后显著升高,而蚜虫取食后显著降低。并且,未被取食的oxMYB75植株中的KRR水平比野生型中的KRR水平要低。oxMYB75植株被毛虫取食后,KRR水平没有改变;蚜虫取食后,KRR水平降低。对oxMYB75植株叶片额外喷施100 uM的KRR,被喂食的毛虫体重显著降低。
Onkekesung N et al. 2014. Modulationof flavonoid metabolites in Arabidopsis thaliana through overexpression of theMYB75 transcription factor: role of kaempferol-3,7-dirhamnoside in resistanceto the specialist insect herbivore Pierisbrassicae. Journal of Experimental Botany, 65: 2203–2217.
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