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青蒿(Artemisia annua L.)是我国传统中药。青蒿素是青蒿中最重要的药用成分。基于青蒿素的联合疗法(Artemisinin-based combination therapy,ACT)是世界卫生组织(WHO)推荐的治疗疟疾的首选疗法,但青蒿素在野生青蒿中的含量很低,因此,提高青蒿中青蒿素的含量成为国内外研究的热点。研究发现外施茉莉酸(Jasmonate,JA)和脱落酸(Abscisic acid,ABA)等植物激素可以提高青蒿中青蒿素的含量,但是JA和ABA调控青蒿素生物合成的分子机制尚不明确。目前青蒿中虽有少数关于激素响应转录因子包括JA响应转录因子AaORA(Octadecanoid-derivatie Responsive AP2-domain protein)参与调控青蒿素生物合成的报道,但是其分子作用机制并不清楚。TCP(TEOSINTE BRANCHED 1/CYCLOIDEA/PROLIFERATING CELL FACTOR)类蛋白是植物特有的转录因子,在植物次生代谢中具有重要作用。在拟南芥中,TCP类转录因子调控黄酮类物质的合成,以及叶绿素和类胡萝卜素的含量,但是青蒿中是否存在TCP类转录因子参与调控青蒿素的合成尚待研究。本研究通过分析青蒿腺毛转录组数据和AaORA互作蛋白,筛选出新的与AaORA互作的AaTCP14转录因子,随后利用不同组织部位聚类分析筛选出与AaTCP14同源的AaTCP15转录因子。本研究利用青蒿转基因、双荧光素酶报告检测、免疫共沉淀、凝胶阻滞迁移和高效液相色谱等多种实验方法从蛋白互作网络和转录级联调控两个方面探究激素调控TCP转录因子影响青蒿素合成的分子机制,获得以下主要研究结果:一、AaTCP14-AaORA复合体参与JA调控的青蒿素生物合成研究发现AaTCP14能够与青蒿素合成途径关键转录因子AaORA形成AaTCP14-AaORA转录激活复合体,JA响应的AaTCP14-AaORA复合体通过共同激活青蒿素合成关键酶基因双键还原酶2(Double Bond Reductase 2,DBR2)和乙醛脱氢酶1(Aldehyde Dehydrogenase 1,ALDH1)的表达从而正向调控青蒿素的生物合成。进一步研究发现,JA信号抑制因子AaJAZ8(Jasmonate Zim-Domain 8)分别与AaTCP14和AaORA互作,阻断复合体AaTCP14-AaORA的形成,导致DBR2转录水平降低,从而抑制青蒿素的生物合成。另一方面,JA可以促进AaJAZ8蛋白降解,释放AaTCP14-AaORA复合体来激活DBR2启动子,从而促进了青蒿素的生物合成。本研究以AaTCP14-AaORA复合体为核心,构建了包括青蒿素合成正向调控因子AaMYC2(Myelocytomatosis Protein 2)和AaGSW1(Glandular Trichome-Specific WRKY 1)、负向调控因子AaJAZ8在内的多层次调控网络,阐明了JA信号在青蒿素生物合成途径中的动态调控机制,揭示了多个参与青蒿素生物合成的JA响应调控因子间的相互关系,丰富了JA调控青蒿素生物合成的转录因子调控网络。二、AaMYC2-AaGSW1-AaTCP15/AaORA转录级联正向调控青蒿素生物合成研究发现AaTCP15是JA和ABA信号通路中促进青蒿素生物合成的关键点。AaTCP15形成AaMYC2-AaGSW1-AaTCP15/AaORA转录级联参与JA调控青蒿素合成的生物学过程。AaTCP15可以结合并激活DBR2和ALDH1启动子,JA响应的AaMYC2、AaGSW1和AaERF1(Ethylene-Response Factor 1)可直接激活青蒿素关键酶基因启动子或者间接通过激活AaTCP15启动子从而促进青蒿素的生物合成。AaGSW1可以同时结合并激活AaTCP15和AaORA启动子,从而促进AaTCP15-AaORA复合体的形成。AaORA既可以在蛋白水平上与AaTCP15互作而增加其转录激活活性,又可以在转录水平上激活AaTCP15启动子,从而促进青蒿素的生物合成。ABA响应的AabZIP1(Basic Leucine Zipper 1)既可以直接激活青蒿素合成酶关键基因启动子,又可以激活AaTCP15启动子活性从而促进青蒿素的生物合成。本研究拓展了JA和ABA调控青蒿素生物合成的分子网络,为进一步利用转录调控策略增加青蒿素的生物合成和培育高青蒿素含量青蒿新品种奠定了理论基础。