一、Molecular Plant | 浙江大学农学院孙崇德教授团队解析柑橘类黄酮等生物活性物质的遗传和代谢选择分化基础
柑橘是最大宗的水果之一，同时也是重要的药食同源植物，其健康功效主要源于果皮中的类黄酮、酚酸等生物活性物质，因含有多种特色类黄酮具有多种生物活性和健康功能。另一方面，柑橘中的香豆素因对肝脏中 CYP450 酶有抑制作用，存在引发他汀类药物代谢障碍的风险，即“西柚效应”。由于柑橘家族成员构成的复杂性，不同类群的生物活性物质组成特点各异，柑橘的生物活性物质和功效差异至今尚无系统解析，这些由群体遗传变异驱动的营养表型尚待深入研究。
近日，农学院孙崇德教授团队在《Molecular Plant》期刊上发表了题为“Genomic and metabolomic insights into the selection and differentiation of bioactive compounds in citrus”的论文。该研究深入分析了柑橘群体，通过代谢组和基因组分析，揭示了柑橘不同类群在类黄酮等生物活性物质合成和积累上的差异机制，为药食同源柑橘的合理利用和优质品种选育提供了精准指导。研究发现了柑橘祖先群体中宽皮柑橘、柚和香橼对苯丙烷通路的生物活性物质（主要是类黄酮和香豆素）的选择偏好。通过全基因组关联分析挖掘了多个与类黄酮和香豆素合成的关键基因。这些基因在不同柑橘群体中发生了选择，影响了相关物质的差异积累。此外，研究还对不同品种的抗氧化能力、癌细胞增殖抑制能力和CYP450酶抑制能力进行了多模型、多剂量、多品种生物活性评估，绘制了柑橘群体生物活性的变异路线图。
柑橘群体生物活性变异路线图
本文的第一单位为浙江大学，共同第一作者为农学院博士生梁潇、新农村发展研究院教师王岳博士、西南大学申晚霞副研究员，通讯作者为孙崇德教授。浙江省柑橘研究所、西南大学柑桔研究所、衢州农业林业科学研究院为本研究提供了材料和相关研究方面的支持。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费等项目的支持。
二、Science Advances|浙江大学农学院王一州团队揭示改善气孔动力学提升植物水分利用效率的机制
气孔存在于绝大多数陆生植物的表面，是由一对保卫细胞构成的微孔隙结构。气孔开闭是植物与环境进行气体交换的最主要通道。在气孔张开时，光合作用的重要底物CO2会通过气孔扩散到同化器官内部，同时植物体的水分也会通过气孔扩散到环境中。植物光合碳同化的效率与水分散失的比例被称为植物的水分利用效率（Water Use Efficiency, WUE）。可见，气孔在调控植物水分利用效率中扮演着至关重要的角色。然而，植物的光合作用速率通常比气孔的运动速率快1至2个数量级，这种差异导致了不必要的水分流失，从而降低了WUE。课题组前期通过光遗传学手段在植物中过表达人工合成钾离子通道BLINK1，以加速气孔的开闭速率，从而提升植物的碳水利用效率（Science，2019）。如何利用植物天然的离子转运体，有效改善气孔动力学（stomatal kinetics，即气孔开闭的速度），以进一步提升植物的水分利用效率，则成为业界研究的重点。
近日，农学院王一州团队联合北京大学、英国格拉斯哥大学和日本名古屋大学等单位，在Science Advances期刊上发表了题为Dual function of overexpressing plasma membrane H+-ATPase in balancing carbon-water use的研究成果。研究团队首先利用OnGuard模型在波动光下筛选出有助于改善气孔动力学的重要膜转运蛋白，进一步借助实验方法证实了保卫细胞中的质膜质子ATP酶（plasma membrane H+-ATPase）可以有效提升气孔的开闭速度。通过在不同光照环境下种植质膜质子ATP酶的超表达株系（GC1：：AHA2），研究团队发现在较高的恒定光下，超表达株系的生物量相较野生型植物显著增加；而在波动光下，超表达株系的生物量虽然没有明显增加，但是水分利用效率显著提升。这些研究结果揭示了质膜质子ATP酶在平衡碳同化与水利用方面的双重作用，强调了计算模拟在未来改善气孔功能研究中的重要性。
本文的第一单位为浙江大学；共同通讯作者为浙江大学王一州研究员和北京大学王愔研究员；共同第一作者为浙江大学蒋杭进研究员与王一州课题组的硕士生苏敬涵。此次研究得到了来自英国格拉斯哥大学的Michael R. Blatt教授、Adrian Hills，以及日本名古屋大学的Toshinori Kinoshita教授等的参与与支持。本课题的研究工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金和崖州湾种子实验室等机构的资助。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adp8017
