B型真实响应调节因子通过作用于产胶植物中的小橡胶颗粒蛋白来调控天然橡胶的生物合成过程

《Functional & Integrative Genomics》：Type-B authentic response regulators regulate natural rubber biosynthesis by targeting small rubber particle proteins in rubber-producing plants

本研究系统解析了天然橡胶主要来源植物（Hb）及替代物种（Eu和Tks）中22个ARR-B基因的进化与功能，发现HbARR-B1、EuARR-B2和TksARR-B5作为核转录因子通过调控ATCT顺式作用元件激活SRPP基因，为橡胶植物分子育种提供新靶点。

　　

摘要

天然橡胶主要来源于Hevea brasiliensis，是一种不可或缺的工业材料，但其供应正面临日益严重的威胁。其他能够生产橡胶的物种，包括Eucommia ulmoides和Taraxacum kok-saghyz，为天然橡胶的生产提供了有前景的替代来源。B型响应调节因子（ARR-Bs）在植物生长发育中起着关键作用，但它们在天然橡胶生物合成中的具体功能尚不清楚。在本研究中，我们在这三种产橡胶植物中鉴定出了22个ARR-B基因。共线性分析和系统发育分析表明，基因复制事件促进了ARR-B家族的扩展；而启动子分析则揭示了与激素信号传导、应激反应、生长和光调节相关的cis作用元件。转录组学和定量实时PCR分析显示，有9个HbARR-B基因在乳胶中高度表达，其中HbARR-B1的表达最为强烈。大多数EuARR-Bs基因在果皮中优先表达，其中EuARR-B2的含量最高。TksARR-B5在根部表现出高表达水平，尤其是在高产品种T1001中。功能研究表明，HbARR-B1、EuARR-B2和TksARR-B5是具有转录激活活性的核转录因子，能够特异性结合ATCTcis作用元件。启动子预测结果显示，这些调节因子在多个关键橡胶生物合成基因（包括小橡胶颗粒蛋白（SRPPs）的启动子区域存在多个结合位点。体内和体外实验证实，HbARR-B1能激活HbSRPP1，EuARR-B2能激活EuSRPP5，TksARR-B5能激活TksSRPP4。我们的研究结果证实了HbARR-B1、EuARR-B2和TksARR-B5是SRPPs的保守转录调节因子。这项研究为ARR-Bs的进化和功能提供了新的见解，并为橡胶生产植物的分子改良指出了有潜力的候选目标。