砷酸盐是一种 Pi 模拟物，对植物有毒，不可能完全阻止它进入植物。先前的报道表明，数千个基因的表达在 As(V) 胁迫下受到调节，但这种转录调控的机制尚不清楚。该研究证明转录因子 MYB40 在拟南芥对 As(V) 胁迫的响应中起重要作用。

中国农业大学研究团队在Plant Communications 发表了一篇名为“The transcription factor MYB40 is a central regulator in arsenic resistance in Arabidopsis”的文章揭示了转录因子 MYB40 是拟南芥抗砷的中心调节因子。

MYB40的表达受As(V)胁迫诱导。MYB40 过表达株系具有明显的 As(V) 抗性表型和降低的 As(V)/Pi 吸收率，而myb40突变体对 As(V) 胁迫敏感。在暴露于的As（V），MYB40直接抑制的表达PHT1 ; 1，编码主要的Pi转运蛋白。MYB40的 As(V) 抗性表型-过度表达的细胞系因 PHT1；1 的过度表达而受损，证明了MYB40和PHT1；1之间的上位遗传关系 。此外，MYB40 的过表达增强，而MYB40 的破坏降低了硫醇肽含量。暴露于 As(V) 后，MYB40 正调节 PCS1 的表达，PCS1编码植物螯合素合酶，以及ABCC1和ABCC2，编码主要的液泡植物螯合素转运蛋白。总之，我们的数据表明 AtMYB40 作为 As(V) 反应的中央调节器，为增强植物 As(V) 耐受性和减少 As(V) 吸收以改善食品安全提供了遗传策略。

MYB40-GFP融合蛋白定位于细胞核中，而单独的GFP定位于细胞质和细胞核中（图1A）。当暴露于 As(V) 压力时，MYB40的转录水平明显升高（图 1 B)。这些数据表明 MYB40 是一种 As(V) 响应性 MYB 转录因子。

图1MYB40 是一种 As(V) 反应转录因子

为了测试 MYB40 对 As(V) 耐受性的功能，产生了MYB40 过表达系。当在含有 200 μM As(V) 的 ½ MS 培养基上发芽和生长 7天时，过表达MYB40 的品系（OE11和OE26) 显示具有比野生型幼苗更长的主根的 As(V) 耐受表型（图2B，下图）。生长 15天后，野生型植物表现出明显的 As(V) 中毒症状，生长发育迟缓，叶片发黄，而OE11和OE26系保持健康，叶片较大，呈绿色（图2C，下图）。在 As(V) 胁迫下也测量了鲜重和根长。在暴露于不同浓度的 As(V) 后，OE11和OE26系比野生型植物具有更高的鲜重和更长的主根（图2D 和 2E），表明MYB40 的过表达增强了拟南芥As(V) 耐受性。

图2MYB40 的过表达会增加拟南芥As(V) 抗性并抑制 As(V)/Pi 摄取

在As(V)胁迫下，MYB40的表达被诱导，MYB40直接压制PHT1 ; 1表达减少植物细胞对 As(V) 的吸收并直接上调PCS1表达以提高PCs的含量，PCs与 As(III) 形成复合物。MYB40 还间接上调ABCC1和ABCC2的表达，ABCC1和ABCC2编码两种主要的液泡 PC 转运蛋白，将 As(III)-PC 2从细胞质携带到液泡中。先前的报告表明，在 As(V) 应力下，PHT1；1表达被抑制，而PCS1表达被诱导。抑制PHT1 ; 1表达或增加PCS1表达可以增强拟南芥As(V) 电阻。这些数据表明 MYB40通过直接抑制PHT1减少 As(V) 摄取和增强 PC 合成，在拟南芥对 As(V) 胁迫的抗性中起正调节作用 PCS1；1的表达和上调。

图7拟南芥对砷胁迫响应中MYB40 的工作模型

文献链接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2021.100234