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我校研究团队揭示番茄果实花青素积累的调控机制

日期:2022-05-12 发布单位:生命科学学院 文字:魏德强
文字 魏德强 图片
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近日,我校生命科学学院李玉花/王宇研究团队在国际著名杂志Journal of Experimental Botany(中科院植物学一区Top期刊,IF = 6.99)上在线发表了题为“A dual-function transcription factor SlJAF13 promotes anthocyanin biosynthesis in tomato”的研究论文,揭示了bHLH转录因子SlJAF13通过双重途径调控番茄果皮花青素生物合成的分子机制。

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花青素是植物体内的天然色素,参与自然界中植物器官的色泽形成和植物应对逆境胁迫等重要生物过程。Aft(Anthocyanin fruit)型番茄品系LA1996的果皮在光照下可以积累大量的花青素,然而其花青素合成调控机制及关键的调节因子仍有待解析。

该研究利用EMS诱变方法筛选到Aft番茄果皮花青素合成缺失型突变体(图1),通过遗传群体构建、基于高通量测序的MutMap技术及分子标记辅助克隆分析,最终确定果皮花青素缺失突变体的候选基因SlJAF13,并借助转录组分析、转基因功能互补、蛋白互作、转录激活等相关实验技术,深入解析了SlJAF13调控番茄花青素合成的分子机制。

SlJAF13作为激活因子,激活编码MBW复合体成员的SlAN1SlAN2-like基因转录,进一步形成更多的MBW复合物,进而上调SlDFR等花青素合成结构基因表达。此外,SlJAF13作为抑制因子,通过与SlMYC2形成异源二聚体,抑制SlJAZs基因的表达,促进花青素的合成和积累(图2)。该研究揭示了bHLH家族基因介导的番茄花青素合成调控网络,为研究番茄果实花青素生物合成的调控机制提供了新见解。

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图1 野生型Aftsljaf13突变体及SlJAF13-Com功能互补株系表型

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图2 SlJAF13介导Aft番茄花青素积累的调控模型

我校生命科学学院李玉花教授、王宇副教授和东京大学Saneyuki Kawabata教授为论文通讯作者,在读博士研究生陈韵竹与已毕业朝鲜籍留学生Pyol Kim(金星)为论文第一作者。该研究得到国家自然科学基金项目、黑龙江省自然科学基金项目、黑龙江省头雁创新团队计划项目(林木遗传育种创新团队)等项目的资助。

近年来,李玉花课题组在园艺植物花青素合成调控、抗逆花卉品种选育、珍贵药用植物规模化生产及稀有皂苷的高效合成利用等方面深入研究,取得了一系列进展,相关研究成果先后发表在Nature CommunicationsMolecular PlantJournal of Experimental Botany等学术期刊上。

论文下载网址:https://academic.oup.com/jxb/advance-article-abstract/doi/10.1093/jxb/erac209/6584502?redirectedFrom=fulltext