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学院李新岗教授团队在“胎里红”枣果皮花青苷形成机制研究中取得重要进展

作者:         发布日期:2020-12-24     

     

  近日,西北农林科技大学林学院李新岗教授团队在TOP期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》在线发表题为“Metabolomic and Transcriptomic Analyses of Anthocyanin Biosynthesis Mechanisms in the Color Mutant Ziziphus jujuba cv. Tailihong”的封面文章。林学院石倩倩博士为该论文的第一作者,李新岗教授为通讯作者。

  枣(Ziziphus jujuba Mill.)是我国重要的经济果树,栽培历史悠久,栽植区域广泛,其果实药食两用深受消费者喜爱,枣果实富含多酚类物质,并有很高的营养价值。“胎里红”枣果在其发育过程中,幼果紫红色,成熟初期呈黄色,成熟后呈红色。前期研究发现,“胎里红”幼果时的紫红色是由花青素积累引起的。然而,影响其花青素积累的生物合成途径和调控机制尚未明确。

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  通过转录和代谢分析发现,cyanidin-3-O-rutinoside、peonidin-3,5-O-diglucoside和cyanidin是“胎里红”枣幼果时期花青苷的主要成分,进而转录组筛选获得花青苷合成关键合成酶ZjANS、ZjUGT79B1和ZjCCoAOMT,同时筛选获得调控花青苷合成关键转录因子ZjMYB5、ZjTT8和ZjWDR3。通过原核表达和体外酶活试验,鉴定了花青苷合成酶花青苷合成酶ZjANS和二次糖基化修饰酶ZjUGT79B1,以及负责甲基化功能的基因ZjCCoAOMT在枣果皮花青苷生物合成的关键作用。为了确定ZjANS、ZjUGT79B1、ZjMYB5、ZjTT8和ZjWDR3在细胞内的定位,构建了ZjANS-GFP、ZjUGT79B1-GFP、ZjMYB5-GFP、ZjTT8-GFP和ZjWDR3-GFP系列融合载体,并将其瞬时转化本氏烟草叶片表皮细胞内进行亚细胞定位。结果发现,ZjANS 和ZjUGT79B1不仅定位在细胞核上同时也分布在内质网上,而ZjMYB5-GFP和ZjTT8-GFP定位在细胞核,ZjWDR3-GFP在细胞核和细胞质中大量荧光信号。进而通过GUS染色、双荧光素酶等验证了ZjMYB5、ZjTT8和ZjWDR3转录因子在调控花青苷生物合成途径的晚期结构基因ZjANS和ZjUGT79B1中的功能,揭示了枣果皮色泽形成的分子机理。研究系统解析了ZjMYB5、ZjTT8、ZjWDR3参与调控枣果皮花青素合成,并激活ZjANS和ZjUFGT79B1启动子的转录,从而促进“胎里红”幼果时期枣果皮花青素积累。

  该研究得到了国家重点研发计划“特色经济林重要性状形成与调控”(2018YFD1000607)经费的支持。

  文章链接:https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c05334


编辑:     终审:    最后更新:2020-12-24

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