铁皮石斛（Dendrobium officinale）作为一种名贵的中药材，富含具有生物活性的甘露聚糖。研究表明，铁皮石斛甘露聚糖具有抗氧化、调节人体免疫力和改善II型糖尿病等功效。然而，甘露聚糖生物合成的分子调控机制尚未明确，很大程度上限制了铁皮石斛的遗传改良与规模化应用。
中国科学院华南植物园联合福建农林大学研究团队通过以铁皮石斛多糖合成途径关键基因DoGMP1启动子为诱饵，利用酵母单杂交文库筛选技术鉴定到一个候选转录因子DoWOX4。进一步研究结表明，DoWOX4直接与DoGMP1启动子结合并激活其表达。DoWOX4过表达促进甘露聚糖积累；而沉默DoWOX4则会抑制DoGMP1表达和甘露聚糖合成。此外，研究发现乙烯响应因子DoERF5能与DoWOX4启动子结合，负调控DoWOX4的表达，并抑制甘露聚糖的生物合成。综上研究结果，研究人员提出了ERF5-WOX4调控铁皮石斛甘露聚糖生物合成的工作模型：DoWOX4蛋白与DoGMP1启动子结合，激活DoGMP1表达，促进甘露聚糖的生物合成；而DoERF5与DoWOX4启动子结合，下调DoWOX4和DoGMP1的表达，抑制甘露聚糖的生物合成。
相关研究解析了铁皮石斛甘露聚糖生物合成的分子调控模型，揭示了ERF5-WOX4转录因子调控模块在甘露聚糖生物合成中的核心作用，为石斛新品种培育和开发利用提供了关键的基因资源与理论支撑。
相关研究结果以“The ERF5-WOX4 transcription factor regulatory module controls mannan biosynthesis in the orchid Dendrobium officinale”为题近期发表在国际知名期刊Plant Physiology（《植物生理学》）上。已毕业的中国科学院华南植物园博士、现福建农林大学青年教师曾丹琦为论文第一作者，华南植物园何春梅副研究员和福建农林大学刘仲健教授为共同通讯作者。段俊研究员、司灿博士以及已毕业硕士生石鸿宇和陈璟参与了研究工作，侯兴亮研究员、刘勋成陈焕镛研究员、戴光义博士及邓汝芳工程师为该研究提供了重要支持和帮助。该工作得到了广州市科技计划项目、国家自然科学基金和广东省重点领域研发计划项目的资助。论文链接https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf273
图. ERF5-WOX4调控铁皮石斛甘露聚糖生物合成的工作模型
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