大麻素是存在于大麻中的重要次生代谢产物，具有极高的医疗价值。研究表明，THC和CBD在抗肿瘤、神经系统保护、免疫调节和抗炎抗氧化等方面具有重要的药用功效。基于大麻素的药物例如 Marinol、Syndros、 Cesamet、Sativex 等已被美国、英国、加拿大等国家批准用于治疗疾病，但是仍然缺乏对THC和CBD等大麻素生物合成的上游转录因子的调控研究。

近日，来自福建农林大学的刘圆圆团队在植物学知名期刊《Plant molecular biology》在线发表了题为《Three novel transcription factors involved in cannabinoid biosynthesis in Cannabis Sativa L.》的文章。该研究首次报道了调控大麻素生物合成的三个新转录因子：CsAP2L1、CsWRKY1和CsMYB1，并且详细介绍了这三个转录因子可以直接结合并激活或者抑制THCAS、CBDAS和CBCAS（三个编码对应大麻素合成酶的基因）的启动子。

作者先利用GUS染色表征了THCAS启动子调控区域的548bp片段，能驱动腺毛相关基因的特异性表达，又在酵母单杂交筛选中使用此启动子片段，筛选出了3个新的转录因子CsAP2L1、CsWRKY1和CsMYB1，并提供了这3个转录因子调节植物中THCAS启动子的证据。根据系统进化树和候选基因表达谱的结果，在不同品种的大麻中通过qRT-PCR验证上述转录因子的组织表达模式。最后利用双荧光素酶实验验证上述转录因子的转录影响方式，研究结果表明CsAP2L1在THCAS表达的调节中发挥积极作用，而CsWRKY1和CsMYB1可能是THCAS表达的负调节剂。同时，该研究还发现CsAP2L1，CsMYB1和CsWRKY1能激活CBCAS启动子，但是只有CsMYB1和CsWRKY1激活CBDAS启动子。

作者通过突变△O-Box区域内的碱基以及不断截短THCAS启动子的长度，利用双荧光素酶报告基因实验验证发现THCAS启动子近端区域内的△O-Box元件对于CsAP2L1诱导的THCAS启动子转录激活是必需的。

综上所述，刘圆圆团队首次发现了三个新的转录因子：CsAP2L1、CsWRKY1和CsMYB1对大麻素合成酶相关基因：THCAS、CBDAS和CBCAS基因的转录调控关系，并且进一步探明了THCAS启动子近端区域内的△O-Box元件对于CsAP2L1诱导的THCAS启动子转录激活是必不可少的。刘圆圆团队以上的研究，将为未来人们探究大麻素合成通路调控机理以及遗传育种研究提供新的分子基础和有力支持！

福建农林大学刘圆圆为论文第一作者兼通讯作者，加拿大不列颠哥伦比亚大学Jonathan E. Page为共同通讯作者，福建农林大学研究生朱盼盼、蔡森以及加拿大不列颠哥伦比亚大学George Haughn参与了该研究工作。这项工作得到了Mitacs博士后高级研究基金的支持，并与Anandia Laboratories合作。这项工作还得到了福建和台湾农作物生态害虫控制国家重点实验室（SKL2018004），福建省自然科学基金总计划（2019J01419），福建农林大学林木高峰学科项目的支持 （118/71201800745），福建农林大学杰出青年科学基金（XJQ201902），还要感谢John Coleman的UPLC，以及在整个项目期间参与植物种植和维护的Anandia员工。我们还要感谢Taku Demura博士（日本奈良科学技术研究所）和Pu Yan博士（中国热带农业科学院热带生物科学与生物技术研究所）为双荧光素酶瞬时转染测定提供了质粒和技术建议。

原文连接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11103-021-01129-9