2025年类黄酮调控基因AtMYB12的异源表达及其对植物抗病性的贡献 .pdf

为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。——张载

类黄酮调控基因AtMYB12的异源表达及其对植物抗病性的贡献

生物类黄酮（bioflavonoids）是自然界存在的一大类酚类物质次生代谢产

物，在自然界中广泛存在并具有抗氧化、抑制脂质过氧化反应、预防心血管疾病、

防癌等作用。当前满足市场需求的途径主要通过依赖化学方法从天然材料如银杏

叶、洋葱、柠檬、各种中药材等中提取。

本研究利用番茄果实特异性表达启动子E4、PG、2A12驱动拟南芥中生物类

黄酮的特异性调控因子AtMYB12基因在番茄中表达，获得一系列富含类黄酮（芦

丁、山奈酚芸香糖苷和柚皮素查尔酮）的番茄转基因株系，进一步验证了拟南芥

中生物类黄酮的特异性调控因子AtMYB12基因的功能，比较了不同启动子驱动

AtMYB12基因调控类黄酮累积的差异，为进一步利用番茄作为生物反应器生产类

黄酮组分物质提供参考。首先，本研究利用不同果实特异性启动子驱动AtMYB12

基因转化番茄品种并研究了其调控合成类黄酮类物质的能力。

采用pX6-GFP载体、高保真PCR技术，通过分步克隆策略，分别构建了植物

表达载体pX6-E4::AtMYB12、pX6-PG::AtMYB12和pX6-2A12::AtMYB12，并导入

农杆菌工程菌株AGL1。通过叶盘法转化番茄品种圣女果或俏美人，分别获得阳

性转基因植株。

高压液相色谱（HPLC）法检测转基因番茄果实材料，结果显示三个载体

pX6-E4::AtMYB12、pX6-PG::AtMYB12和pX6-2A12::AtMYB12的转基因果实果皮

中均可检测到类黄酮类物质的提高，其中柚皮素查尔酮在转基因果皮中含量显著

提高。三个不同启动子能够导致基因表达量和转基因番茄果实中物质的含量不同，

E4启动子能够调控AtMYB12基因在果肉中高效表达，并引起下游参与类黄酮合

成基因的上调表达，PG和2A12启动子能够调控AtMYB12基因在果皮中表达，同

操千曲尔后晓声，观千剑尔后识器。——刘勰

时引起下游参与类黄酮合成基因的上调表达。

其次，利用烟草遗传转化系统研究了其它预测类黄酮或咖啡酰奎尼酸合成相

关基因的功能。将AtMYB12基因的同源基因AtMYB11在转入三生烟草后也起到与

AtMYB12基因相同的效果，提高了转基因烟草植株中类黄酮类物质的含量，但是

也同样没有激活下游次生代谢产物咖啡酰奎尼酸的合成。

转基因烟草植株中，单独超量表达NtHCT、NtHQT、NtC3H均没有引起下游次

生代谢产物咖啡酰奎尼酸的合成，但是NtHQT基因的超量表达后的HPLC结果显

示转基因烟草中芦丁的含量有所下降，推测可能由于新的未知物质的合成而阻碍

或降低了芦丁的合成。进而分析了类黄酮累积的烟草转基因株系的抗病性状，发

现转AtMYB12基因的烟草植株中由于芦丁含量的提高而导致转基因烟草植株对

烟草青枯病菌、烟草炭疽病菌、烟草赤星病菌的抗性提高，但转基因植株对供试

PVY病毒株系表现更加敏感。

转基因烟草植株的抗病反应提高，主要是由于转基因烟草在接种病原后抗病

相关基因的迅速高效表达，从而引起植株对多种病害的抗性。而且转基因烟草提

取物的平板抑菌试验也进一步证实了芦丁等类黄酮物质对细菌和真菌生长具有

一定的抑制效果。

转基因的番茄果实由于芦丁含量的提高也对番茄灰霉病表现抗性，同时芦丁

的平板抑菌试验进一步证实了芦丁对番茄灰霉病的抗性效果。生物类黄酮作为植

物的一大类次生代谢产物的总称，不仅是植物生长和防御反应中所必须的，同时

也对人体有非常显著且良好的效果，我们通过栽