馬鈴薯(Solanum tuberosum)是世界上重要的糧食作物之一，不僅含有豐富的碳水化合物、維生素和礦物質，還含有黃酮醇等多種苯丙烷類化合物。研究顯示，黃酮醇等苯丙烷類化合物不僅可以調節植物的生長髮育過程，還可以提高植物對多種生物和非生物脅迫的耐受性。更為重要的是，黃酮醇等苯丙烷類化合物被認為是有益心血管、腸道及眼睛健康的成分。然而，關於調控黃酮醇等苯丙烷類化合物合成的分子機制還很不清楚。

近日，Horticulture Research線上發表了美國華盛頓州立大學灌溉農業研究與推廣中心Duroy A. Navarre團隊題為R2R3-MYB Transcription Factors, StmiR858 and Sucrose Mediate Potato Flavonol Biosynthesis的研究論文，不僅豐富了人們對馬鈴薯苯丙烷類代謝途徑的認識，還為開發對人類健康更加有益的馬鈴薯品種提供了理論基礎。

研究發現，外源蔗糖處理可顯著誘導馬鈴薯中黃酮醇含量上升。馬鈴薯中的一個MYB轉錄因子(StAN1)可以透過直接結合蔗糖水解酶基因(SUSY1和INV2)的啟動子而正調控蔗糖水解酶基因(SUSY1和INV2)的表達。

研究者藉助同源序列比對、進化樹分析、啟動子區域蔗糖結合元件的預測以及馬鈴薯葉片瞬時表達體系等方法，發現StMYB12A和StMYB12C可以正調控苯丙烷類代謝途徑相關基因(CHS、F3H、F3’H和FLS)的表達以及黃酮醇的合成，而miR858可以透過抑制StMYB12A和StMYB12C的表達從而負調控馬鈴薯葉片中黃酮醇的合成。

此外該研究還發現，花和葉片中黃酮醇含量以及StMYB12A和StMYB12C的表達量都要明顯高於塊莖中黃酮醇含量以及StMYB12A和StMYB12C的表達量；花中miR858表達量顯著低於葉片中miR858的表達量，而花中StMYB12C表達量以及黃酮醇含量則顯著高於葉片中StMYB12C的表達量以及黃酮醇含量。

這些結果表明，蔗糖、MYB轉錄因子和miRNA共同精確地調控苯丙烷類化合物的合成，且在蔗糖和StAN1之間存在著一個交叉環機制。

Fig. 2: Sucrose, MYB, and flavonol interactions.

Fig. 5: Transient expression of MYB12A, B, and C in potato leaves.

Fig. 6: Infiltration of miR858 into potato leaves.

Fig. 8: Proposed model for phenylpropanoid regulation in potato.

文章連結：

https://www.nature.com/articles/s41438-021-00463-9

About Horticulture Research

Horticulture Research 是由南京農業大學與自然出版集團（現Springer Nature）合作創辦的英文期刊，是Nature旗下唯一的園藝領域專刊。所有關於園藝作物的基礎和理論研究都可以投稿。Horticulture Research 科睿唯安JCR2019影響因子：5.404，位於園藝一區（第1/36名），植物科學一區（第16/234名），遺傳學一區（第24/177名）。2020年中科院期刊分割槽（基礎版）：位於園藝小類一區，植物科學小類一區，遺傳學小類一區，農林科學大類一區（Top期刊）。