摘要:近日,云南中医药大学董鲜教授团队与江汉大学刘小云副教授团队合作,在国际权威期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》(中科院1区TOP,IF=6.15)发表题为《4-Allylanisole Promotes
近日,云南中医药大学董鲜教授团队与江汉大学刘小云副教授团队合作,在国际权威期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》(中科院1区TOP,IF=6.15)发表题为《4-Allylanisole Promotes the Root Growth of Arabidopsis thaliana by Inhibiting AtHDA9 Activity》的研究论文。云南中医药大学硕士研究生聂红艳为论文第一作者,董鲜教授与刘小云副教授为共同通讯作者。该研究首次揭示了茴香(Foeniculum vulgare)精油关键成分4-allylanisole通过表观遗传调控促进植物根系生长的分子机制,为开发绿色环保的植物生长调节剂提供了新思路。
研究发现:
4-allylanisole是茴香精油的主要活性成分之一。研究团队通过整合转录组测序(RNA-Seq)和染色质免疫共沉淀测序(ChIP-Seq)技术,发现该化合物能够显著抑制拟南芥组蛋白去乙酰化酶AtHDA9的活性,导致组蛋白H3K9乙酰化水平升高,从而激活生长素(IAA)信号通路相关基因的表达。分子对接和动力学模拟进一步证实,4-allylanisole通过与AtHDA9催化活性位点(Asp95、Phe202等)稳定结合,阻断其酶活功能。实验表明,经4-allylanisole处理的拟南芥根系长度、侧根数量及生物量均显著提升,且生长素水平明显增加。此外,在AtHDA9基因缺失突变体中,4-allylanisole的促生长效应完全消失,验证了其作用靶点的特异性。
图1 4-allylanisole通过抑制组蛋白去乙酰化酶AtHDA9的活性,导致组蛋白H3K9乙酰化水平升高,从而激活生长素(IAA)信号通路相关基因的表达。
图2 4-allylanisole通过与AtHDA9催化活性位点(Asp95、Phe202等)稳定结合,阻断其酶活功能
图3 RNA-Seq和ChIP-Seq联合分析发现4-allylanisole激活生长素(IAA)信号通路相关基因的表达
科学意义与应用前景:
该研究首次将植物源挥发性化合物与组蛋白修饰-生长素信号互作机制联系起来,不仅深化了对植物表观遗传调控网络的理解,还为利用天然产物开发环境友好型农业制剂提供了理论支持。4-allylanisole具有可降解、低毒性及多靶点调控潜力,未来或可替代传统化学合成激素,应用于作物抗逆增产和可持续农业发展。
合作团队与资助:
本研究由云南省优秀青年基金项目(202301AW070008)、云南省王源超专家工作站、湖北省自然科学基金(2023AFB982)、兴滇英才支持计划-青年人才及云南省教育厅科研基金(20247354)等联合资助。云南中医药大学与江汉大学在中药资源开发与植物分子机制研究领域的深度合作,为创新性成果的产出奠定了坚实基础。
董鲜教授领衔的团队多年来以芳香精油为研究对象,通过深入研究芳香物质的生物学效应及其作用机制,旨在揭示其在作物生长调控、病害防治等方面的独特作用规律,为农业科技创新提供理论支撑。先后在Ind Crop Prod、Org Lett、Pestic Biochem Phys、J Ginseng Res、Chem Biol Technol Ag、Plant Physiol Bioch等杂志发表研究论文多篇。
论文链接:
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来源:科学的纸飞机