苦荞麦（Fagopyrum tataricum）是一种富含黄酮类化合物（尤其是芦丁）的粗粮，在营养和健康领域具有显著价值。芦丁（Quercetin-3-O-rutinoside）是一种黄酮类糖苷，具有抗氧化、抗炎、抗癌等多种保健功能。苦荞中芦丁的合成途径已经被部分研究，但其在植物细胞中的储存和运输机制还没有得到很好的表征。ABCC转运蛋白是一种跨膜转运蛋白，通过消耗ATP将代谢产物运输到细胞不同部位，该研究探讨了植物中参与黄酮类化合物生物合成和运输的ATP结合盒转运蛋白亚家族C（ABCC）的成员。
研究者首先通过在苦荞基因组中筛选了与黄酮类积累高度相关的ABCC蛋白，并得到了FtABCC2。利用生物信息学分析FtABCC2与其他物种（如拟南芥AtABCC2）的同源性，发现其特征域和功能区具有显著相似性。并且亚细胞定位分析显示FtABCC2蛋白定位在液泡膜上，这为其作为转运蛋白提供了依据。研究人员通过异源表达实验，将FtABCC2表达在酿酒酵母中，并添加芦丁、异槲皮苷、槲皮素等黄酮类化合物以评估其转运能力。结果显示，FtABCC2特异性地转运芦丁和异槲皮苷，而对黄酮类非糖苷形式（如槲皮素）作用不强。研究者同时在酵母细胞中添加ATP酶抑制剂和pH梯度分散剂，用来验证FtABCC2转运的ATP依赖性，其结果显示FtABCC2依赖ATP进行芦丁转运。最后，研究者在苦荞毛状根中过表达FtABCC2，通过HPLC和qRT-PCR分析黄酮类化合物和关键合成酶基因的含量和表达水平，结果表明，FtABCC2基因的过表达显著提高了苦荞毛状根中总黄酮和芦丁的含量。此外，研究者还发现FtABCC2对低温、机械伤害和激素反应敏感，这表明它可能参与植物的环境应激响应。
该研究表明FtABCC2是一个富有前景的候选基因，能够有效促进芦丁转运到液泡中，从而提高黄酮类化合物的积累。FtABCC2的发现和功能验证，不仅为苦荞芦丁和黄酮类化合物的高效积累提供了一种新策略，还为其他植物中黄酮类积累的分子调控研究提供了研究基础。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.132314
