(通讯员 赵一晨)近日,我院银杏研究团队在《Industrial Crops and Products》(中科院一区Top期刊)在线发表题为“Identification and characterization of circRNA-miRNA network regulating flavonoid biosynthesis during hormone treatment in Ginkgo biloba”的研究论文。该研究系统鉴定了银杏叶片响应EBR和ETH激素处理的circRNA-miRNA-mRNA差异表达谱,初步构建了参与类黄酮合成的候选ceRNA调控网络,并预测了关键调控节点,为银杏高黄酮分子育种提供了潜在靶点。

银杏(Ginkgo biloba)是现存最古老的裸子植物之一,兼具观赏、药用和营养多重价值。其叶片中富含的黄酮类化合物具有抗氧化、抗衰老等多种药理活性,但黄酮含量偏低制约了医药与工业开发。植物激素作为内源性信号分子,在调控次生代谢过程中发挥关键作用。已有研究表明,外源施用EBR和ETH可有效促进多种园艺作物黄酮积累,但其在银杏中的调控网络,尤其是circRNA介导的竞争性内源RNA(ceRNA)机制尚不清晰。本研究解析了circRNA网络调控银杏类黄酮代谢的机制,结果发现:(1)0.8 mg/L EBR处理主要提高槲皮素和山奈酚含量,200 mg/L ETH处理则显著增加异鼠李素含量,两种激素对黄酮组分调控呈现明显偏好;(2)全转录组测序鉴定出EBR和ETH处理下分别有45个和47个差异表达circRNA,及大量差异表达miRNA和mRNA;(3)EBR主要激活苯丙烷代谢通路,上调GbFLS5、GbFLS6、GbF3'H4等关键酶基因及转录因子GbMYB8;ETH诱导甲基化黄酮合成相关基因GbOMT和GbbHLH144表达,并引发更广泛的胁迫响应;(4)成功构建ceRNA调控网络,揭示circRNA作为miRNA海绵,竞争性吸附novel_miR_202/448等miRNA,解除其对GbbHLH6等靶基因的抑制,从而正向调控类黄酮合成。
该研究首次系统解析了EBR和ETH通过circRNA网络差异化调控银杏黄酮合成的分子机制。长江大学园艺园林学院硕士研究生赵一晨为论文第一作者,叶家保教授和许锋教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目资助。
(审核 张威威 编辑 王晓娥)