科研项目

原永兵教授课题组在苹果果实类胡萝卜素分子调控机制研究取得重要进展

    2021-10-11 19:27:26 作者:赵健 来源:园艺学院          浏览数:0


2021年105日,青岛农业大学园艺学院原永兵教授课题组在Horticulture Research中科院1区Top期刊,IF 6.793 在线发表了题为An apple (Malus domestica) AP2/ERF transcription factor modulates carotenoid accumulation”的研究论文,该研究初次揭示了苹果果实类胡萝卜素合成的分子调控网络,阐明了MdAP2-34调控苹果果实类胡萝卜素积累的分子调控机制。园艺学院原永兵教授、贾东杰博士为论文的通讯作者,硕士研究生党庆媛为论文的第一作者,王永章教授、聂继云教授、硕士研究生沙海云等也参与本研究。

 

苹果Malus domestica Borkh.营养丰富,经济价值高,是世界上主要栽培果树之一。类胡萝卜素是一类重要的植物色素,具有重要的生物学功能,在植物生长发育中发挥重要作用。另外,类胡萝卜素是决定果实内在营养品质的重要指标,也是影响外观品质和观赏价值的重要因素。类胡萝卜素在植物体内的生物合成受限速酶、结构基因和转录因子等多种因素的影响。然而,苹果果实类胡萝卜素合成的分子调控机制尚不清楚

该研究通过对‘早生富士’(Beni Shogun) 和烟富3(Yanfu3) 苹果3个不同发育时期的果实qRT-PCR分析,筛选出了与类胡萝卜素含量显著关联的转录调控因子MdAP2-34‘早生富士’烟富3均是红富士苹果芽变,成熟期‘早生富士’果肉色,类胡萝卜素含量显著高于烟富31
 

 

1.‘早生富士’烟富3果实类胡萝卜素含量比较分析和MdAP2-34的筛选鉴定

本研究将MdAP2-34的超表达载体和干扰载体转化苹果愈伤组织和注射苹果果实,证实MdAP2-34正向调控类胡萝卜素的积累。研究发现:苹果果实中的主要类胡萝卜素成分是叶黄素、八氢番茄红素和β-胡萝卜素,MdAP2-34主要调控八氢番茄红素和β-胡萝卜素的积累,而不影响叶黄素的含量。并解析了MdAP2-34调控类胡萝卜素积累的通路:MdAP2-34通过增强类胡萝卜素代谢功能基因MdPSY2-1的启动子活性,促进果实类胡萝卜素的积累2
 

 

2. MdAP2-34MdPSY2-1启动子直接互作促进MdPSY2-1基因表达

此外,在苹果愈伤组织中超表达MdPSY2-1能增加八氢番茄红素、β-胡萝卜素和总类胡萝卜素的含量。因此,MdAP2-34与MdPSY2-1启动子直接互作,增强MdPSY2-1的转录活性,促进类胡萝卜素的积累(图3)。
 

3  MdAP2-34调控苹果果实类胡萝卜素积累的分子网络

 

论文链接:https://doi.org/10.1038/s41438-021-00694-w

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