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“胎里红”枣果皮花青苷形成机制获进展 

2021-02-12 点击:1313

近日,西北农林科技大学林学院教授李新岗团队在“胎里红”枣果皮花青苷形成机制研究中取得新进展。相关研究成果发表在Journal of Agricultural and Food Chemistry 上。

枣是我国重要的经济果树,栽培历史悠久,栽植区域广泛,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”幼果时的紫红色由花青素积累引起。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。

团队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,团队构建了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。

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