摘要
黄酮类化合物是一类植物次生代谢产物，由一个氧化环和两个芳香环组成。所有黄酮类化合物都吸收紫外线，它们主要在植物的表皮细胞中积累。在紫外线照射后可以激活黄酮类化合物的生物合成。因此，它们被认为可以保护植物免受紫外线的伤害。黄酮醇是黄酮类化合物中的一种，因其可以吸收280～320nm区域的UV-B光，一直被形容为UV-B过滤器。黄酮醇合酶Flavonolsynthase(FLS)是控制类黄酮流入黄酮醇分支途径的关键酶。在模式植物拟南芥中，黄酮醇主要以槲皮素和山柰酚的形式存在。此外，由于黄酮醇与植物防御类化合物如木质素及植物抗毒素等享有相同的合成前体苯丙氨酸，所以两条代谢通路存在拮抗关系。 然而，迄今为止，尽管在拟南芥中黄酮醇合成通路已相当明确，但很少有证据表明黄酮醇在体内是如何发挥作用的，关于病原菌诱导黄酮醇合成的分子机制更是罕见报道。我们实验室前期实验结果表明，丁香假单胞菌侵染可以显著上调黄酮醇合成相关基因的表达，暗示黄酮醇可能参与植物对丁香假单胞菌的免疫响应，基于此，我们选取黄酮醇合成通路中的关键酶基因Flavonolsynthase1（FLS1）进行后续研究。 我们首先通过比较拟南芥Col-0接种丁香假单胞菌野生型PstDC3000(EV)和三型分泌系统缺陷型菌株PstDC3000(hrcC-)转录组数据发现，PstDC3000(EV)可以显著上调FLS1表达而PstDC3000(hrcC-)则不能，而两者的唯一区别在于PstDC3000(hrcC-)由于三型分泌系统存在缺陷无法分泌效应蛋白进入植物体内，因此我们得出结论:丁香假单胞菌分泌的效应蛋白可以上调FLS1的表达。为了找出诱导FLS1表达的效应蛋白，我们克隆了丁香假单胞菌的36个效应蛋白，并通过烟草瞬时表达系统对诱导FLS1表达的效应蛋白进行筛选。结果显示效应蛋白HopAI1可以增强转录因子MYB111对于FLS1的激活作用;而效应蛋白HopD1则是通过解除转录因子MYB7对FLS1的抑制作用从而促进FLS1表达。通过拟南芥原生质体表达系统对筛选到的效应蛋白进行验证，结果显示与烟草瞬时表达系统的结论一致。通过荧光素酶互补实验发现MYB111与HopAI1、MYB7与HopD1在植物体内存在互作，这为进一步解析这两个效应蛋白在植物体内促进黄酮醇合成的分子机制奠定了基础。 为了探究FLS1在病原菌侵染下诱导表达的生物学意义，我们进一步研究了FLS1的生物学功能。我们首先构建了AtFLS1过表达及功能缺失突变体。通过UV-B处理和体内黄酮醇含量测定等技术，我们发现fls1突变体相较于野生型和过表达植株对UV-B更不耐受，且过表达植株叶片中的黄酮醇含量相较于野生型并没有增加。此外，UV-B处理可抑制丁香假单胞菌生长甚至直接致死。更重要的是，丁香假单胞菌接种实验表明UV-B处理可显著抑制fls1突变体中的病原细菌的增殖，但是对接种在野生型中的病原细菌的增殖则影响不大。针对以上实验结果，我们提出一个假说，即丁香假单胞菌侵染过程中，诱导FLS1等黄酮类物质合成基因的表达从而诱导黄酮类化合物的产生，一方面是为了减少防御相关化合物产生（因为它们享有相同的合成前体苯丙氨酸）以有利于自身侵染，另一方面也是对自身免受外界UV-B伤害的一种保护机制。因为植物在其表皮细胞中产生的吸收UV-B的黄酮类物质，在保护植物免受UV-B伤害的同时，也降低了UV-B对定殖在植物质外体空间的病原细菌造成的伤害。
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