植物硫代葡萄糖苷二次修飾及調(diào)控的研究進(jìn)展

陳凌云　余芳潔　陳君杰　朱祝軍　王華森　郁有健

摘要：硫代葡萄糖苷（簡稱硫苷）是十字花科植物中富含氮、硫的次生代謝產(chǎn)物，在植物防御和人類營養(yǎng)健康方面具有重要作用。源于硫苷可變氨基酸側(cè)鏈的不同修飾，賦予了硫苷結(jié)構(gòu)的多樣性及其代謝產(chǎn)物的特殊活性。歸納和總結(jié)了近年來脂肪族、吲哚族和芳香族硫苷的二次修飾、轉(zhuǎn)錄因子和幾種關(guān)鍵植物激素對硫苷二次修飾的調(diào)控作用以及硫苷二次修飾相關(guān)基因?qū)α蜍蘸铣煞答佌{(diào)節(jié)的研究進(jìn)展。這對于深入認(rèn)識(shí)硫苷合成和調(diào)控的分子機(jī)理以及十字花科蔬菜作物的抗性和高品質(zhì)育種具有重要意義。

關(guān)鍵詞：硫代葡萄糖苷;二次修飾;轉(zhuǎn)錄因子;調(diào)控;多樣性;研究進(jìn)展

中圖分類號(hào)： S184? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A? 文章編號(hào)：1002-1302（2019）04-0022-07

硫代葡萄糖苷（glucosinolates，GSLs）簡稱硫苷，是富含氮、硫的植物次生代謝產(chǎn)物，主要存在于十字花科植物中，它的降解產(chǎn)物在植物的防御性反應(yīng)中起重要作用[1-2]，同時(shí)這些代謝產(chǎn)物也與人類的營養(yǎng)和健康息息相關(guān)[3]。截至2011年，在自然界植物中發(fā)現(xiàn)的硫苷已達(dá)132種[4]。硫苷種類豐富，結(jié)構(gòu)多樣，但都具有相同的基本結(jié)構(gòu)，包括含糖基團(tuán)、硫酸鹽基團(tuán)和可變的非糖側(cè)鏈（R）3個(gè)部分。根據(jù)R的不同，可將硫苷分成脂肪族、吲哚族和芳香族三大類。硫苷的合成可分為氨基酸側(cè)鏈的延伸、核心結(jié)構(gòu)的形成和側(cè)鏈的二次修飾這3個(gè)步驟[5]。

側(cè)鏈的二次修飾是不同硫苷合成的最后一步，不同修飾路徑能夠得到具有特殊活性的硫苷，在很大程度上促成了硫苷種類的多樣性[6-7]，因此側(cè)鏈的二次修飾在硫苷合成的整個(gè)路徑中具有突出的意義。例如，脂肪族硫苷降解得到的異硫氰酸鹽可以抵抗核盤菌，它的毒性取決于其側(cè)鏈的結(jié)構(gòu)[1];甲基亞磺酰烷硫苷側(cè)鏈上的硫原子經(jīng)過氧化之后其降解產(chǎn)物才具有抗癌活性，并且抗癌活性根據(jù)其側(cè)鏈長度不同而存在差異[8]。因此，明確硫苷側(cè)鏈二次修飾過程中相關(guān)基因的功能，解析各種硫苷形成相關(guān)關(guān)鍵基因的調(diào)控機(jī)理，對于培育抗性強(qiáng)、品質(zhì)好的十字花科蔬菜等農(nóng)作物有重要的意義。

本文從脂肪族、吲哚族和芳香族硫苷的二次修飾、轉(zhuǎn)錄因子和幾種關(guān)鍵植物激素對硫苷二次修飾的調(diào)控作用以及硫苷二次修飾相關(guān)基因?qū)α蜍蘸铣傻姆答佌{(diào)節(jié)幾個(gè)方面，對硫苷二次修飾相關(guān)基因及其調(diào)控的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了歸納和總結(jié)，對于深入認(rèn)識(shí)硫苷合成和調(diào)控的分子機(jī)理及十字花科蔬菜作物的抗性和高品質(zhì)育種具有重要意義。

1 脂肪族硫苷二次修飾的研究進(jìn)展

脂肪族硫苷是植物硫苷中最大的家族，種類也最為豐富。脂肪族硫苷核心結(jié)構(gòu)合成之后，主要經(jīng)過氧化、烯基化、羥基化、苯甲?；徒孀吁；男揎椇笮纬缮锘钚远鄻拥牧蜍铡?/p>

1.1 脂肪族硫苷側(cè)鏈的氧化修飾

脂肪族硫苷核心結(jié)構(gòu)形成之后得到甲基硫烷硫苷（methylthioalkyl GSLs，MtGSLs），其側(cè)鏈上的硫原子經(jīng)黃素單氧化酶氧化修飾之后生成甲基亞磺酰烷硫苷（methylsulfinylalkyl GSLs，MsGSLs）（圖1中的b1～b2）。值得注意的是MsGSLs側(cè)鏈的碳原子為3～8個(gè)，其中側(cè)鏈碳原子數(shù)為4、7、8的MsGSLs的降解產(chǎn)物具有很強(qiáng)的抗癌活性[8]。目前，在擬南芥中共鑒定了7個(gè)黃素單氧化酶基因[AtFMOGS-OX（1-7）][9-10]（表1），AtFMOGS-OX（1-4）主要在葉脈、主根和側(cè)根等局部中表達(dá)，AtFMOGS-OX5則在主脈、各個(gè)分支葉脈及根的全部維管組織中表達(dá)，AtFMOGS-OX6和AtFMOGS-OX7主要在幼苗時(shí)期的維管束細(xì)胞、成熟植株的葉片、花萼、心皮和雄蕊花絲中表達(dá)。除了AtFMOGS-OX4，其余6個(gè)基因都能夠催化硫苷側(cè)鏈上的硫原子氧化，其中AtFMOGS-OX5能夠特異性識(shí)別長鏈底物[10-12]。此外，最新研究表明，擬南芥中參與黃酮類O-甲基化的重要酶O-甲基轉(zhuǎn)移酶1（AtOMT1）（表1）可能通過一種與FMOGS-OX1相互作用的方式，也參與了甲基亞磺酰硫苷形成相關(guān)的氧化修飾作用[13]，但在該修飾作用中的具體功能和作用方式還須要進(jìn)一步的研究去證明。

1.2 脂肪族硫苷側(cè)鏈的烯基化、羥基化修飾

脂肪族硫苷側(cè)鏈上的硫原子被氧化后，依次再經(jīng)過烯基化和羥基化兩步修飾，或是直接羥基化修飾形成羥基化硫苷（OH-GSLs）。研究表明，2個(gè)編碼2酮-戊二酸的雙加氧酶的基因AOP2和AOP3（表1）對于脂肪族硫苷側(cè)鏈的烯基化、羥基化修飾具有重要作用，其中AOP2能夠催化MtGSLs形成鏈烯基硫苷，而AOP3能夠催化MtGSLs形成羥烷基硫苷（圖1中的b2～b3）[14]。值得注意的是，4-甲基亞磺酰丁基硫苷（4MSOB）的降解產(chǎn)物被證明具有很好的抗癌活性，因此目前受到更多研究人員的關(guān)注[15]。在蕓薹屬（Brassica）蔬菜作物中，白菜、甘藍(lán)和芥藍(lán)都含有具有功能的AOP2基因，所以它們的4MSOB多數(shù)進(jìn)一步被烯基化，因此含量很低。

西蘭花是甘藍(lán)一個(gè)缺失功能性AOP2基因的變種，其4MSOB不能夠進(jìn)一步被烯基化，故4MSOB的含量相對較豐富，同時(shí)采用反義RNA的方法抑制芥藍(lán)中AOP2基因的表達(dá)，能夠顯著提高轉(zhuǎn)基因芥藍(lán)株系中4MSOB的含量[16]。鏈烯基硫苷在GS-OH[現(xiàn)證明是一種Fe（Ⅱ）依賴的加氧酶超家族蛋白At2g25450，表1]的進(jìn)一步作用下[17]，能夠進(jìn)一步被修飾成羥基-烯基硫苷[18]（圖1中的b4～b5），這類羥基化的硫苷因其降解產(chǎn)物唑烷-2-硫酮會(huì)引起家畜的甲狀腺腫大，從而使油菜等蕓薹屬作物的應(yīng)用價(jià)值大大降低[17]。

1.3 脂肪族硫苷側(cè)鏈的芥子?；捅郊柞；揎?/p>

目前研究表明，羥基化的脂肪族硫苷3-羥基丙基硫苷（3OHP）和4-羥基丁基硫苷（4OHB），能夠進(jìn)一步通過苯甲酰化形成3-苯甲酰氧基丙基硫苷（3BZO）和4-苯甲酰氧基丁基硫苷（4BZO），或是芥子酰化修飾后形成3-芥子?；趸蜍眨?SIN）和4-芥子?；趸』蜍眨?SIN）（圖1）[19]。苯甲酰基是硫苷苯甲?；揎椝匦璧模怯杀奖彼嵩谌夤瘐］o酶A參與下，以β-氧化或非氧化的方式縮短側(cè)鏈后生成的苯甲酸再經(jīng)一系列的反應(yīng)形成的。研究表明，肉桂酰輔酶A連接酶（BZO1）（表1）能夠催化肉桂酸和輔酶A形成肉桂酰輔酶A[19]，進(jìn)一步代謝生成苯甲酰葡萄糖而參與苯甲?；蜍盏暮铣蒣19-20]（圖1）。Lee等研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥中絲氨酸羧肽酶類（SCPL）基因AtSCPL19可以催化苯甲酰葡萄糖形成苯甲酰膽堿，從而間接影響苯甲?；蜍蘸铣桑▓D1）;AtSCPL17很可能也是與苯甲?；揎椫苯酉嚓P(guān)的基因，但它是不是硫苷苯甲?；揎椬詈笠徊降男揎椈颍壳叭詻]有確切的試驗(yàn)證據(jù)（圖1中的b3～b8、b3～b6）[20]（表1）。值得注意的是，雖然已經(jīng)證明BzGSLs和SnGSLs被修飾之前的硫苷降解產(chǎn)物在抗癌和抗病原菌方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值。但是它們的降解產(chǎn)物及其本身到底有怎樣的生物活性，目前尚沒有明確的報(bào)道，有待進(jìn)一步深入研究。

脂肪族硫苷二次修飾分別涉及多個(gè)與氧化、烯基化、羥基化、苯甲酰化和芥子?；嚓P(guān)的基因，它們的多態(tài)性和多樣性是導(dǎo)致脂肪族硫苷種類多變和功能差異的主要原因之一[21]。此外，是否還有其他基團(tuán)能與羥基發(fā)生酰化反應(yīng)，從而使脂肪族硫苷的種類和功能具有更多的可能性，這些也須進(jìn)一步研究和關(guān)注。

2 吲哚族硫苷二次修飾的研究進(jìn)展

側(cè)鏈源于色氨酸的硫苷稱為吲哚族硫苷，其代謝產(chǎn)物涉及植物生長發(fā)育的多個(gè)方面，并且有助于防御煙蚜等害蟲的侵害和提高植物先天的免疫能力[22-23]。目前研究表明，吲哚族硫苷的二次修飾主要包括氧化、羥基化和甲氧基化。在吲哚族硫苷修飾過程中，細(xì)胞色素P450蛋白家族的CYP81F（1-4）（表1）能夠催化吲哚-3-甲基硫苷（I3M）形成4-羥基-吲哚-3-甲基硫苷（4OH-I3M）或1-羥基-吲哚-3-甲基硫苷（1OH-I3M），再經(jīng)過O-甲基轉(zhuǎn)移酶IGMT1和IGMT2（表1）催化作用， 分別形成1-甲氧基吲哚-3-甲基

硫苷（1MO-I3M）和4-甲氧基吲哚-3-甲基硫苷（4MO-I3M）[24-25]（圖1中的a2～a4、a3～a5）。

研究表明，AtCYP81F（1-4）均能催化I3M形成OH-I3M（圖1中的a1～a2）。CYP81F1、CYP81F2和CYP81F3主要催化I3M生成4OH-I3M，其中CYP81F2起著更加主效的作用。在缺失AtCYP81F2的擬南芥突變體中只能檢測到少量的4OH-I3M和4MO-I3M，且溫和的滲透脅迫誘導(dǎo)的 4MO-I3M的積累顯著降低，表明AtCYP81F2是4MO-I3M合成的關(guān)鍵基因[24，26]。CYP81F4主要催化1OH-I3M的生成。在白菜中，存在2個(gè)AtCYP81F4的直系同源基因BrCYP81F4-1和BrCYP81F4-2，它們是白菜中1MO-I3M合成的關(guān)鍵基因，其中BrCYP81F4-2在白菜葉中的相對表達(dá)量最高，而BrCYP81F4-1主要在根中表達(dá)[27]。在擬南芥AtCYP81F4的缺失突變體中分別過表達(dá)這2個(gè)基因表明，植株中1MO-I3M都有較高的積累，而過表達(dá)BrCYP81F4-2植株中的1MO-I3M積累更高，說明BrCYP81F4-2的催化效率更高[27]。此外，不同植物中CYP81F家族的基因還可能存在器官或組織的特異性，有些成員還會(huì)產(chǎn)生亞功能化或新功能化[24，28]。同樣，在擬南芥中的研究也表明，2個(gè)O-甲基轉(zhuǎn)移酶AtIGMT1和AtIGMT2也存在一定的功能冗余[24-25]

關(guān)于擬南芥吲哚族硫苷合成的關(guān)鍵催化酶cyp79B2B3雙突變體的膜蛋白組學(xué)的最新研究表明，擬南芥中參與黃酮類O-甲基化的重要酶AtOMT1（表1）除了參與脂肪族硫苷的二次修飾外，它還可能以一種類似于將甲基槲皮素轉(zhuǎn)變?yōu)楫愂罄钏氐募谆饔梅绞皆诹u基吲哚族硫苷的甲基化過程中起重要作用[13]。此外，細(xì)胞色素P450蛋白家族的AtCYP71B26和主要參與脂肪酸代謝氧化還原反應(yīng)的AtCYP86A7（表1），可能通過與AtCYP81F2直接或間接作用的方式影響4OH-I3M的合成，并且也可能是參與修飾產(chǎn)生1OH-I3M的關(guān)鍵酶[13，29]。到目前為止，有關(guān)AtOMT1、AtCYP86A7和AtCYP71B26在催化生成4OH-I3M和1OH-I3M的過程中所具有的確切生物學(xué)功能，還需要更多的試驗(yàn)去鑒定。

植物吲哚族硫苷能迅速響應(yīng)環(huán)境的變化，例如在有害蟲脅迫時(shí)，超過90%的吲哚族硫苷含量增幅可以達(dá)到1.2～20倍[30]。不同的植物逆境還能夠顯著影響吲哚族硫苷的組分、結(jié)構(gòu)及其二次修飾相關(guān)基因的表達(dá)量，因此未來同樣須對吲哚族硫苷的二次修飾進(jìn)行深入的研究和探索。

3 芳香族族硫苷二次修飾的研究進(jìn)展

R基具有芳香基團(tuán)的硫苷稱為芳香族硫苷，分為側(cè)鏈源于絡(luò)氨酸的苯乙基硫苷和苯丙氨酸的芐基硫苷[31]，前者屬于鏈延長，后者屬于非鏈延長，它們在植物抗病蟲害和消除炎癥方面都有獨(dú)特的作用[32]。目前，在十字花科植物中檢測到的芳香族硫苷有2-苯乙基硫苷、（2R）-2-羥基-2-苯乙基硫苷、（2S）-2-羥基-2-苯乙基硫苷、（3R）-2-羥基-2-（4-羥基苯基）乙基硫苷、4-甲氧基苯乙基硫苷、（R）-2-（4-甲氧基苯基）-乙基硫苷、4-羥基苯硫苷和芐基硫苷、4-羥基芐基硫苷、4-羥基-3，5-二甲氧基芐基硫苷、3，4-二甲氧基芐基硫苷、3，4，5-三甲氧基芐基硫苷、3-羥基芐基硫苷、3-甲氧基芐基硫苷、4-羥基-3-甲氧基芐基硫苷[33-35]。因此，芳香族硫苷側(cè)鏈目前能檢測到的二次修飾主要是羥基化，可能還存在甲基化和甲氧基化（圖2）。在G型（抗小菜蛾）和P型（不抗小菜蛾）的歐洲山芥中，unigene：CL12207.Contig1All（S-羥基化酶，SHO）和T-Unigene.BMK. 14596（R-羥基化酶，RHO）（表1）是擬南芥中編碼烯烴基脂肪族硫苷羥基化的重要修飾酶At2g25450的同源基因，它們分別能夠催化2-苯乙基硫苷產(chǎn)生2-羥基-2-苯乙基硫苷的異構(gòu)體[36]。另外1種目前未知的para-羥基化酶（PHO）（表1）則能夠繼續(xù)催化（2R）-2-羥基-2-苯乙基硫苷羥基化形成（3R）-2-羥基-2-（4-羥基苯基）乙基硫苷，該硫苷的降解產(chǎn)物為具有很好的殺蟲和抗菌效果的2-噻唑烷酮，不同于它的前體硫苷降解所產(chǎn)生的唑-2-硫酮，且該基因的活性受到植株生長環(huán)境變化的調(diào)控，但蟲吃處理不能誘導(dǎo)它表達(dá)量的升高和修飾產(chǎn)物的含量增加[34，36]。與芳香族硫苷羥基化修飾相關(guān)基因的研究相比，其甲基化和甲氧基化修飾相關(guān)的基因尚沒有相關(guān)的報(bào)道。目前，雖然對于十字花科植物中芳香族硫苷種類及其功能的報(bào)道不斷增加，但是關(guān)于芳香族硫苷的二次修飾相關(guān)基因的研究和報(bào)道仍然很少，須進(jìn)一步加深對這一領(lǐng)域的研究，從分子水平上對芳香族硫苷苯基及其衍生物的合成進(jìn)行解析，以進(jìn)一步揭示它們在提高植物抗性過程中的作用。

4 轉(zhuǎn)錄因子對硫苷二次修飾的調(diào)控研究進(jìn)展

在植物發(fā)育的不同階段，硫苷的合成和降解及其在不同器官和組織之間的積累和分布都會(huì)受到各類轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控。MYB是植物最大的轉(zhuǎn)錄因子家族之一，參與調(diào)控植物新陳代謝和生長發(fā)育的多個(gè)方面，其中一個(gè)亞類的成員能在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)硫苷修飾相關(guān)基因的表達(dá)。擬南芥中的硫苷合成的調(diào)控相關(guān)研究表明，AtMYB28、AtMYB29、AtMYB76、AtMYB115和AtMYB118能夠調(diào)控脂肪族硫苷的合成[37-38]，AtMYB34、AtMYB51和AtMYB122可以調(diào)節(jié)吲哚族硫苷的合成[39-40]，AtMYB115和AtMYB118可以調(diào)控苯甲酰氧基硫苷的代謝（表2）。在myb118擬南芥突變體中，硫苷修飾相關(guān)的基因AtAOP3、AtBZO1、AtSCPL17和AtFMOGS-OX2的表達(dá)量均顯著上升。在myb34myb51myb122擬南芥突變中，4MO-I3M的重要修飾基因AtCYP81F2的表達(dá)量上升了10倍[39]。在myb28myb29雙突變體中，脂肪族硫苷修飾的關(guān)鍵基因FMOGS-OX1和FMOGS-OX3的含量不足野生型的1%[38]（表3）。在結(jié)球甘藍(lán)中，MYB28有4個(gè)拷貝分別是（Bol017019、Bol036743、Bol007795、Bol036286），F(xiàn)MOGS-OX5則有2個(gè)拷貝分別是（Bol031350和Bol029100），其中MYB28（Bol017019，Bol036743）與FMOGS-OX5（Bol031350）具有高度的正相關(guān)性[41]。除了MYB家族外，bHLH轉(zhuǎn)錄因子家族的AtMYC2、AtMYC3和AtMYC4的3個(gè)成員（表2）同樣能在轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)節(jié)硫苷二次修飾的相關(guān)基因（表3）。研究發(fā)現(xiàn)，在擬南芥myc2myc3myc4突變體中，脂肪族硫苷側(cè)鏈二次修飾相關(guān)的基因AtFMOGS-OX3、AtFMOGS-OX1和AtAOP2的表達(dá)量降低極其顯著（表3）。AtMYC2、AtMYC3和AtMYC4這些轉(zhuǎn)錄因子還可能是硫苷二次修飾的復(fù)雜調(diào)控過程中的重要輔助因子，可以使植株更加精細(xì)和有效地調(diào)控硫苷合成和修飾[42]。不同的轉(zhuǎn)錄因子對于硫苷二次修飾的調(diào)節(jié)正在由單線模式向模塊化系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，隨著新bHLH轉(zhuǎn)錄因子家族的成員不斷被發(fā)現(xiàn)和鑒定[43]，它們對硫苷二次修飾相關(guān)基因的調(diào)控作用也將不斷被揭示。同時(shí)對bHLH、MYB和MYC家族成員之間相互影響的研究[44]，也將能夠更加詳細(xì)地闡明它們在硫苷二次修飾途徑中的復(fù)雜和多維的調(diào)控作用。

5 植物激素對硫苷二次修飾調(diào)控作用的研究進(jìn)展

脫落酸（ABA）、乙烯（ET）、茉莉酸甲酯（MeJA）、水楊酸（SA）和生長素（IAA）是常見的植物激素，它們在植物的生長發(fā)育過程中具有重要的調(diào)控作用，研究表明它們對于硫苷的二次修飾也均具有重要的調(diào)控作用（表4）。

幾乎所有的硫苷二次修飾相關(guān)的一系列基因在ABA和ET處理后表達(dá)均上調(diào)，但是不同的基因上調(diào)的幅度不同[10]。在植株被真菌病原體感染時(shí)，ABA可以激活MPK3和短暫激活MPK4和MPK6，從而MPK3和MPK6可以進(jìn)一步激活ERF6的表達(dá)，ERF6能夠促進(jìn)吲哚族硫苷修飾的關(guān)鍵基因CYP81F2、IGMT1和IGMT2的表達(dá)，從而催化I3M轉(zhuǎn)化為4MO-I3M，以抵抗真菌病原體侵染[45-47]。此外，ABA處理還可以使脂肪族硫苷修飾的關(guān)鍵基因FMOGS-OX1、FMOGS-OX2和FMOGS-OX6的表達(dá)量上升5倍[10]。乙烯利（ACC）處理能顯著增加脂肪族硫苷修飾關(guān)鍵基因FMOGS-OX5、FMOGS-OX6和FMOGS-OX7的表達(dá)量，ET還可以提高脂肪族硫苷的含量并且抑制由植食性昆蟲誘導(dǎo)產(chǎn)生的吲哚族硫苷的合成[48]。JA處理能夠顯著提高甘藍(lán)中BoAOP2的表達(dá)量，在擬南芥中MeJA能夠明顯促進(jìn)AtAOP2和AtFMOGS-OX1的表達(dá)，使吲哚基-3-甲基硫苷含量增加3倍，1-甲氧吲哚基-3-甲基硫苷增加7倍[10，49]。SA可以促進(jìn)植株中4MSOB和8-甲基亞磺酰辛基硫苷（8MSOO）的積累，其中短鏈脂肪族硫苷（4MSOB除外）所占比例先降低后升高，長鏈脂肪族和4MSOB則先升高后降低[50]。IAA能夠明顯提升脂肪族硫苷修飾關(guān)鍵基因FMOGS-OX2和FMOGS-OX5的表達(dá)量[10]。雖然，目前的研究表明這些植物激素的單一處理對硫苷的二次修飾均存在一定的調(diào)控作用，但這些相關(guān)激素對植物代謝具有多維度的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)式的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)調(diào)控作用[51]，它們在調(diào)控過程中也可能存在一定的相互協(xié)同或拮抗作用[52]。進(jìn)一步深入探索這些激素對于硫苷二次修飾的調(diào)控機(jī)制，將能夠?yàn)橥ㄟ^化學(xué)方法人為調(diào)控十字花科蔬菜作物中硫苷的組分和含量奠定基礎(chǔ)。

6 硫苷二次修飾相關(guān)基因的反饋調(diào)節(jié)

在植物次級(jí)代謝產(chǎn)物的代謝調(diào)控中，反饋調(diào)節(jié)是一個(gè)關(guān)鍵組成部分[53]。反饋調(diào)節(jié)是代謝反應(yīng)產(chǎn)物對關(guān)鍵酶的影響，這對整個(gè)代謝反應(yīng)中相關(guān)聯(lián)反應(yīng)的精準(zhǔn)調(diào)控是十分重要的[54]。

AOP2是脂肪族硫苷側(cè)鏈二次修飾中的關(guān)鍵基因，擬南芥中AtAOP2可能通過正反饋?zhàn)饔谜{(diào)控相關(guān)MYB轉(zhuǎn)錄因子，從而使烯烴基硫苷成為含量最高的脂肪族硫苷[55-56]。在擬南芥Col-0生態(tài)型（缺失AtAOP2基因）中，含量最少的脂肪族硫苷是甲基亞磺酰烷硫苷，過表達(dá)甘藍(lán)BoAOP2基因發(fā)現(xiàn)，該脂肪族硫苷的關(guān)鍵修飾基因能夠通過調(diào)節(jié)AtMYB28的表達(dá)來增加脂肪族硫苷含量，同時(shí)它還可以上調(diào)AtMYC2、AtLOX3、AtLOX4和AtAOC1等12個(gè)JA合成關(guān)鍵基因的表達(dá)量[57]。外源性烯丙基硫苷處理，能夠使擬南芥Col-0植株中的8-甲硫辛基硫苷（8MTO）等一系列脂肪族硫苷的含量都有所下降，但在導(dǎo)入AOP2基因后，該修飾關(guān)鍵基因能夠通過反饋調(diào)節(jié)，使植株內(nèi)的這些脂肪族硫苷的含量大幅增加[58]。此外，在擬南芥myb28myb29雙突變體中，脂肪族硫苷含量幾乎為0，AtAOP2仍可以調(diào)節(jié)植株對JA的敏感性和硫苷合成相關(guān)基因的表達(dá)，并且它的調(diào)節(jié)不依靠已知的它所具有的催化功能[57]。因此，AOP2的RNA或蛋白可能還有未被鑒定的調(diào)節(jié)功能，進(jìn)一步研究硫苷二次修飾關(guān)鍵基因AOP2的反饋調(diào)節(jié)作用機(jī)理，對于深入理解硫苷的合成與調(diào)控具有重要意義。

7 展望

近年來，隨著植物中發(fā)現(xiàn)的硫苷種類不斷增加，硫苷二次修飾相關(guān)基因的生物學(xué)功能以及相關(guān)代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)途徑的相關(guān)研究也逐漸展開。通過對擬南芥硫苷二次修飾的代謝和調(diào)控關(guān)鍵基因的缺失突變或過表達(dá)相關(guān)基因的研究，能夠?yàn)樵谄渌锓N中開展這些基因功能的研究奠定基礎(chǔ)。須要對硫苷二次修飾過程中的目標(biāo)代謝和調(diào)控基因進(jìn)一步進(jìn)行敲除或過表達(dá)相關(guān)研究，以進(jìn)行相關(guān)代謝工程方面的研究與實(shí)踐和創(chuàng)造具有更高應(yīng)用價(jià)值的代謝產(chǎn)物，對于進(jìn)一步改善人們健康狀況和生活質(zhì)量具有重要意義。同時(shí)，在植物育種過程中，這些硫苷修飾及其調(diào)控關(guān)鍵基因的突變體和轉(zhuǎn)基因株系能為新品種的選育提供重要參考數(shù)據(jù)，對于十字花科蔬菜作物的品質(zhì)改良和抗性提高具有重要理論和實(shí)踐意義。

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