近日，西北农林科技大学园艺学院葡萄种质资源与遗传育种团队张朝红教授课题组在 The Plant Journal 在线发表题为“Glutathione transferase VvGSTU60 is essential for proanthocyanidin accumulation and cooperates synergistically with MATE in grapes”的研究论文，揭示了葡萄谷胱甘肽S-转移酶VvGSTU60在葡萄原花青素积累中的功能与分子机制。
原花青素，也称为缩合单宁，是葡萄单宁的主要类型，影响葡萄和葡萄酒的涩味、颜色，调节口感和风味。原花青素生物合成发生在内质网的胞质侧，由GST、MATE等转运蛋白或囊泡转运至液泡，在液泡中积累。谷胱甘肽S-转移酶（GST）在原花青素转运和积累中起到至关重要的作用。然而，GST蛋白参与原花青素转运的分子机制不明确。该研究发现葡萄中TAU型GST蛋白VvGSTU60参与原花青素的积累。VvGSTU60 在‘黑比诺’葡萄种子中的时空表达与原花青素含量变化相关性显著，在葡萄愈伤组织和葡萄植株中稳定过量表达 VvGSTU60 基因促进原花青素的积累，干扰 VvGSTU60 基因的表达导致原花青素积累降低。通过Y2H、LCI和Co-IP试验发现VvGSTU60形成同源二聚体，并与VvGST1形成异源二聚体。此外，还发现VvGSTU60与定位在液泡膜的MATE转运蛋白VvDTX41B互作。VvDTX41B 在拟南芥 tt12 突变体中的异源过表达能够回补该突变体中原花青素缺失的表型，干扰葡萄中 VvDTX41B 的表达抑制原花青素的积累。与 VvGSTU60 -OE愈伤组织相比， VvDTX41B -RNAi+ VvGSTU60 -OE愈伤组织中原花青素含量显著降低，但高于 VvDTX41B- RNAi愈伤组织。结果表明，VvGSTU60和VvDTX41B在原花青素积累中发挥协同作用。这些发现为了解植物中原花青素的积累机制提供了新的视角，并为优化葡萄品质和葡萄酒生产提供了分子基础。
图1. 葡萄VvGSTU60 促进中原花青素 （PA） 积累
图2. 葡萄VvGSTU60和VvDTX41B协同调控原花青素（PA）积累的预测模型
该研究是在作物抗逆与高效生产全国重点实验室完成，博士研究生黄聪博为论文第一作者，张朝红教授和李琰副教授为本文的通讯作者，王跃进教授等参与了本项研究。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划等项目的资助与支持。研究还得到了园艺科学研究中心在实验技术上的支持。
