ژن CstMYB14، سیگنال‌دهی گونه‌های فعال اکسیژن (ROS)، متابولیسم آپوکاروتنوئید و پاسخ به تنش را در گیاه زعفران (Crocus sativus L.) به یکدیگر مرتبط می‌کند.

گونه‌های فعال اکسیژن (ROS) به عنوان مولکول‌های سیگنال‌دهنده عمل می‌کنند و بیوسنتز بسیاری از متابولیت‌های ثانویه، از جمله آپوکاروتنوئیدها را القا می‌کنند که از طریق جمع‌آوری رادیکال‌ها نقش مهمی در تحمل تنش دارند. با این حال، مکانیسمی که متابولیسم آپوکاروتنوئیدهای پاسخ‌دهنده به ROS و پاسخ به تنش بعدی را تنظیم می‌کند، ناشناخته است. در این مطالعه، یک فاکتور رونویسی R2R3-MYB (CstMYB14) از گیاه زعفران شناسایی شد که به عنوان تنظیم‌کننده بیوسنتز آپوکاروتنوئید عمل می‌کند. بیان CstMYB14 در پاسخ به H2O2 به صورت وابسته به غلظت و زمان افزایش می‌یابد. CstMYB14 در هسته قرار می‌گیرد و به عنوان یک فعال‌کننده رونویسی عمل می‌کند. بیان بیش از حد CstMYB14 در کلاله زعفران، بیوسنتز آپوکاروتنوئید را افزایش داد. هیبرید مخمر-یک اتصال CstMYB14 را به پروموترهای دو ژن مسیر آپوکاروتنوئید (فیتون سنتاز و دی اکسیژناز برش کاروتنوئید 2) نشان داد. گیاهان Nicotiana benthamiana که CstMYB14 را بیش از حد بیان می‌کردند، رشد بهتر و تحمل تنش بالاتری نسبت به گیاهان وحشی نشان دادند. فعالیت آنتی‌اکسیدانی بالاتر در گیاهان CstMYB14-Ox نشان داد که تحمل تنش ممکن است به دلیل جمع‌آوری ROS باشد. این نتایج یک ارتباط مولکولی بین سیگنالینگ ROS، متابولیسم آپوکاروتنوئید و تحمل تنش ایجاد می‌کند. علاوه بر این، نشان داده شده است که CstMYB14 به عنوان یک تنظیم‌کننده کلیدی عمل می‌کند که بیوسنتز آپوکاروتنوئیدهای پاسخگو به ROS را تعدیل می‌کند که به نوبه خود تحمل تنش را از طریق جمع‌آوری ROS منتقل می‌کند.

Reactive oxygen species (ROS) behave as signaling molecules and induce biosynthesis of many secondary metabolites, including apocarotenoids, which play critical roles in stress tolerance through radical scavenging. However, the mechanism that regulates ROS responsive apocarotenoid metabolism and subsequent stress response is unknown. In this study, an R2R3-MYB transcription factor (CstMYB14) was identified from Crocus sativus L., which acts as a regulator of apocarotenoid biosynthesis. CstMYB14 expression increases in response to H2O2 in a concentration and time-dependent manner. CstMYB14 localizes to the nucleus and acts as a transcriptional activator. Over-expression of CstMYB14 in Crocus stigmas enhanced apocarotenoid biosynthesis. Yeast-one-hybrid demonstrated binding of CstMYB14 to promoters of two apocarotenoid pathway genes (phytoene synthase and carotenoid cleavage dioxygenase 2). Nicotiana benthamiana plants overexpressing CstMYB14 showed better growth and higher stress tolerance than wild type plants. Higher antioxidant activity in CstMYB14-Ox plants indicated that stress tolerance might be due to ROS scavenging. These results establish a molecular link between ROS signaling, apocarotenoid metabolism and stress tolerance. Further, CstMYB14 is shown to act as a key regulator which modulates ROS responsive biosynthesis of apocarotenoids which in turn impart stress tolerance through ROS scavenging.