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南京农业大学梨课题组揭示bZIP转录因子多途径调控光诱导的花青苷合成新机制

来源：花匠小妙招时间：2024-09-19 08:21

我国主栽的白梨、砂梨和秋子梨都以绿皮、褐皮梨为主，只有少数地区（如云南及四川南部等地）拥有一些宝贵的红皮梨资源；而引进的红色西洋梨品种受限于气候条件和品种适应性等难以在我国大面积推广。近年来，我国育种家也陆续选育了一些红皮梨新品种，但是这些红皮梨品种多数表现为着色不稳定或不着色，着色极易受到环境因子的影响，其中光照是最重要的影响因素之一。因此，研究光诱导的梨着色机制对改善梨果实外观品质具有重要的科学和实践意义。

2019年12月，Horticulture Research 杂志在线发表了南京农业大学梨课题组题为 The involvement of PybZIPa in light-induced anthocyanin accumulation via the activation of PyUFGT through binding to tandem G-boxes in its promoter 的研究论文，该研究通过代谢组和转录组关联分析筛选出一个对光照极为敏感，且与花青苷代谢密切相关的bZIP家族新转录本，并解析了该转录因子受光诱导多途径调控花青苷合成的分子机理，这是梨上首次利用代谢组与基因表达差异关联分析挖掘到的品质性状调控基因。

图1 PybZIPa基因的筛选及其对花青苷调控基因的转录调控分析

本研究以‘满天红’套袋果和去袋果果皮为研究材料，进行代谢组和转录组关联分析，发现一个新转录本PybZIPa，该基因的表达强烈响应去袋后光照，且与矢车菊素显著正相关。过表达PybZIPa能够促进烟草、草莓和梨中花青苷的积累。研究发现，与拟南芥、苹果和水稻中bZIP家族成员对花青苷的调控机制不同的是，梨的PybZIPa不仅能够不同程度的激活与花青苷合成相关的转录因子PyMYB114，PyMYB10和PyBBX22启动子活性，且能够激活自身启动子的转录活性PybZIPa，还能够单独调控花青苷结构基因PyUFGT直接促进花青苷的合成。进一步比较发现，PybZIPa调控的花青苷相关的基因都具有G-box元件，而‘满天红’的PyUFGT启动子中存在3个串联的G-box元件，对其进行突变，发现PybZIPa对PyUFGT启动子的激活效应依赖于G-box元件的数量，随着G-box元件数量的减少，转录激活的效应降低。因此，该研究解析了PybZIPa转录因子多途径调控光诱导的花青苷合成新机制，拓展了梨果皮花青苷调控网络，为果皮色泽性状的遗传改良提供了新思路和重要基因资源。

图2 梨PybZIPa基因受光诱导的花青苷合成调控模式图

该研究依托南京农业大学梨工程技术研究中心完成，刘海楠博士与云南省农业科学院苏俊研究员为论文的共同一作，南京农业大学梨课题组吴俊教授为通讯作者。参与研究的还有南京农业大学梨工程技术研究中心主任张绍铃教授以及云南省农业科学院舒群研究员等；新西兰皇家植物与食品研究科学院Andrew C. Allan, Charles Ampomah-Dwamena, Kui Lin-Wang为合作作者。本研究得到了国家自然科学基金重点国际合作项目、国家梨产业技术体系、江苏省“333高层次人才计划”项目的资助。

MdGSTF6, activated by MdMYB1, plays an essential role in anthocyanin accumulation in apple

Shenghui Jiang et al. Shandong Agricultural University, China

Horticulture ResearchCollection: Anthocyanin

https://www.nature.com/collections/acchhbdchf

About Horticulture Research

Horticulture Research是由南京农业大学与自然出版集团（现Springer Nature）合作创办的英文期刊，是Nature旗下唯一的园艺领域专刊。所有关于园艺作物的基础和理论研究都可以投稿。Horticulture Research 科睿唯安JCR2018影响因子：3.640，位于园艺一区（第3/36名），植物科学一区（第32/228名）。

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所属分类：花卉