首次闡明了茉莉酸信號在青蒿素生物合成中的調控作用

　　 瘧疾是由蚊蟲叮咬所引起的全球范圍內的傳染性疾病。據WHO的最新統計，2016年有2.16億人感染瘧疾，死亡人數高達44.5萬人。青蒿素及其衍生物是世界衛生組織 (WHO) 推薦的基于青蒿聯合治療 (ACT) 瘧疾的最主要成分。我國學者屠呦呦教授因在青蒿中發現了青蒿素而榮獲2015年的諾貝爾生理醫學獎。青蒿素主要合成和積累于葉片表面的分泌型腺毛，但其干重只占青蒿葉片干重的0.01%-1%，不能滿足目前的市場需求。因此開展青蒿素合成通路轉錄調控網絡的研究，利用代謝工程手段提高青蒿素的含量已成為全球研究的熱點。

　　上海交通大學唐克軒教授團隊在藥用植物青蒿中青蒿素生物合成轉錄調控機制研究領域再獲新進展，于2018年11月14日在國際權威期刊Science子刊《Science Advances》上在線發表了題為Jasmonate promotes artemisinin biosynthesis by activating the TCP14-ORA complex in Artemisia annua的研究論文，為全面解析青蒿素合成代謝調控網絡的分子機理奠定了基礎。

　　唐克軒教授帶領的研究團隊長期從事青蒿素生物合成調控及腺毛發育研究工作，近年來，該團隊在植物科學領域權威期刊Molecular Plant（2015、2018）、New Phytologist（2013、2016、2017、2018）等雜志上連續發表多篇研究論文。該團隊率先完成了青蒿全基因組測序工作，闡明了青蒿基因組結構及進化，并鑒定了多個調控青蒿素生物合成及腺毛發育的關鍵基因，成功研制了多個高產青蒿素的青蒿品種。

　　茉莉酸 (Jasmonate,) 作為廣泛存在于植物體內的重要植物激素，能夠有效促進多種植物體內次生代謝物的生物合成（如長春花中的長春堿，煙草中的尼古丁，丹參中的丹參酮和青蒿中的青蒿素）。前期研究發現，茉莉酸是促進青蒿素的生物合成最有效的植物激素，但是茉莉酸調節青蒿素合成的轉錄調控網絡仍然未解析清楚。課題組前期發現青蒿腺毛特異表達的ERF/AP2類轉錄因子AaORA受茉莉酸誘導，是促進青蒿素合成的重要轉錄因子（Lu et al. 2013，New Phytologist）。然而，AaORA調控青蒿素合成的分子機理尚不清楚。

　　研究發現響應茉莉酸信號的轉錄激活復合體AaTCP14-AaORA通過共同激活青蒿素合成關鍵酶基因雙鍵還原酶2 (DBR2) 和醛脫氫酶1 (ALDH1) 的表達從而正向調控青蒿素的生物合成。植物次生代謝產物的生物合成往往涉及到一個復雜的網絡調控機制。

　　這項研究還通過酵母三雜交實驗、雙分子熒光素酶實驗、植物體內免疫共沉淀等實驗技術手段，闡明茉莉酸信號抑制子AaJAZ8通過與AaTCP14和AaORA互作，從而阻斷復合體AaTCP14-AaORA的形成，導致DBR2啟動子活性的降低，從而阻礙了青蒿素的生物合成。相反，茉莉酸可以促進抑制子AaJAZ8的降解，并且釋放AaTCP14-AaORA復合體來激活DBR2啟動子的活性，從而增加了青蒿素的生物合成。

　　研究人員以AaTCP14-AaORA轉錄激活復合體為核心，構建了包括青蒿素合成正向調控因子MYC2和GSW1、負向調控因子JAZ8在內的多層次調控網絡，首次闡明了茉莉酸信號在青蒿素生物合成途徑中的動態調控機制，揭示了多個參與青蒿素生物合成的茉莉酸響應的調控因子間的相互關系。

　　這項研究進拓寬了人們對青蒿素轉錄調控機理的認識，同時為利用轉錄調控策略增加青蒿素的生物合成、培育高青蒿素含量品種奠定了理論基礎。