Plant Physiol | 中国农业大学何绍贞/张欢团队揭示甘薯叶片发育与类黄酮合成的调控新机制

我国是世界上最大的甘薯生产国。甘薯是重要的粮食、饲料和工业原料，其块根高产、稳产、富含淀粉，是一种重要的粮食和新型生物质能源作物。除块根外，甘薯茎叶中富含天然类黄酮，是一种天然的抗氧化剂，具有清除自由基、抗炎等生物活性。甘薯茎叶再生快、适应性强且产量高，是一种极佳的类黄酮等天然物质的生物强化及提取基质作物。所以，挖掘调控甘薯叶片发育及类黄酮积累的关键调控因子，对开发利用甘薯产量巨大的地上部茎叶，开拓生物强化候选植物，提取天然抗氧化剂具有重要意义。

近日，中国农业大学农业农村部甘薯生物学与生物技术重点实验室何绍贞/张欢课题组在Plant Physiology上发表了题为“B-box transcription factor IbBBX29 regulates leaf development and flavonoid biosynthesis in sweet potato”的研究论文，发现了调控甘薯叶片发育与类黄酮合成的重要基因。

该研究发现，甘薯中一个B-BOX家族IbBBX29基因在叶片中表达水平很高，且被IAA显著诱导。过表达IbBBX29可使甘薯叶片的生物量增加21.37 ~ 70.94 %，IAA含量增加12.08 ~ 21.85%，叶片中的类黄酮含量增加31.33 ~ 63.03%，块根中的类黄酮含量增加36.59~92.39%。在拟南芥中过表达该基因能够使其叶片中类黄酮含量增加9.93%~24.51%。与对照相比，过表达甘薯植株中查尔酮、黄酮、黄酮醇、黄烷醇、黄烷酮、黄烷酮醇和异黄烷酮积累量均显著增加。进一步研究表明，IbBBX29能够直接结合在生长素信号转导途径相关基因IbPIN1D、IbBIG和 IbTIR1，以及类黄酮生物合成通路中的关键基因IbCHS、IbCHI1和IbF3′H启动子的T/G-boxes元件上激活它们的表达，且元件距离转录起始位点越近，激活效应越显著。此外，IbBBX29与生长素信号转导相关蛋白IbAGL21、类苯基丙酸合成相关蛋白IbMYB308L互作，共同调控甘薯叶片的发育与类黄酮合成，为植物类黄酮生物强化提供了候选基因。

中国农业大学农学院甘薯生物学与生物技术重点实验室何绍贞教授为该论文通讯作者，在读博士高晓茹和张欢副教授为该论文的共同第一作者。刘庆昌教授、翟红教授、高少培副教授对该工作进行了指导和帮助。江苏农业科学院边小峰研究员、张铅博士，烟台农业科学院贾礼聪博士参与了该项工作。感谢白一苇、彭葵、王祯、代卓儒等同学在研究过程中的付出和帮助！本研究得到了国家重点研发计划、三亚崖州湾科技城项目、北京自然科学基金、国家自然科学基金、北京市粮食作物创新联盟计划等项目的资助。

https://doi.org/10.1093/plphys/kiac516