Новый фактор транскрипции подавляет биосинтез флавонов и антоцианов в хризантеме при высоких температурах

Накопление флавоноидов в растениях стимулируется различными факторами окружающей среды, включая избыток света, УФ-излучение, засуху и низкие температуры. Повышенное содержание флавоноидов помогает растениям поддерживать нормальный рост и развитие, устраняя избыток активных форм кислорода (АФК), образующихся в неблагоприятных условиях. Интересно, что высокая температура — распространённый стрессовый фактор — индуцирует выработку АФК, но подавляет накопление флавоноидов. Хотя снижение накопления антоцианов под действием высокой температуры хорошо изучено, остаётся неясным, как высокие температуры подавляют накопление других флавоноидов, особенно флавонов. Поскольку у модельного растения Arabidopsis thaliana отсутствует ген, кодирующий флавонсинтазу (FNS), регуляторный механизм биосинтеза флавонов, катализируемого FNS, редко изучался.

В новом исследовании учёные из Нанкинского сельскохозяйственного университета (Китай) сообщили, что флавоны играют преобладающую роль в устранении АФК и подавляются обработкой высокой температурой у хризантемы (Chrysanthemum × morifolium). В соответствии с этим экспрессия CmFNS также резко снижалась после температурной обработки. Чтобы выявить регуляторный механизм, лежащий в основе подавления CmFNS при высокой температуре, исследователи провели скрининг методом yeast one hybrid (Y1H) и идентифицировали CmMYB012 — потенциальный регулятор, действующий выше по течению от CmFNS. Анализы Y1H, ChIP-PCR, электрофоретический анализ подвижности в геле (EMSA) и двойной люциферазный репортерный анализ (Dual-LUC) показали, что CmMYB012 напрямую связывается с элементом AACATT в промоторе CmFNS, инактивируя его экспрессию. Как и ожидалось, сверхэкспрессия CmMYB012 негативно влияла на жизнеспособность растений при высоких температурах, тогда как подавление CmMYB012 имело противоположный эффект.

Группа также обнаружила, что CmMYB012 служит негативным регулятором как биосинтеза антоцианов, так и формирования розовой окраски цветков хризантемы. Согласно анализам Y1H и Dual-LUC, CmMYB012 взаимодействовал с промотерами генов CmCHS, CmDFR, CmANS и CmUFGT, подавляя их транскрипцию и тем самым снижая содержание антоцианов. Эти результаты демонстрируют, что высокие температуры влияют на формирование окраски цветков хризантемы, повышая экспрессию CmMYB012. Работа была опубликована в открытом журнале Horticulture Research 1 декабря.

Авторы отмечают: «Наши результаты дают новое представление о механизмах, с помощью которых высокие температуры регулируют метаболизм флавонов и антоцианов, влияя на жизнеспособность растений и формирование окраски цветков».