https://doi.org/10.1186/s43897-024-00108-0
点击文末阅读原文，获取PDF
近日，Molecular Horticulture在线发表了上海交通大学农业与生物学院连红莉课题组的研究性论文，题为Loss-of-function mutations in anthocyanin reductase activates the anthocyanin synthesis pathway in strawberry。该研究发现草莓中原花青素合成途径中的关键酶ANR的功能缺失诱导MYB105基因在果实发育早期表达水平显著增加，MYB105可以激活包括UFGT在内的多个花青素合成途径中的关键酶基因表达上调，草莓果实发育早期大量合成花青素，果实成熟后花青素大量积累、颜色变为黑红色。该研究为通过分子育种途径创制市场稀缺的黑草莓（黑红色）品种提供了理论基础和明确的靶标基因。
背景介绍
草莓果实的色泽不仅影响其外观吸引力，而且与其营养价值密切相关。花青素作为一种天然色素，其组分和含量的不同可以赋予草莓不同的颜色。市售草莓绝大部分为红色，然而近年来市场上出现的白色、粉色以及黑草莓（黑红色）由于其颜色的稀缺性，售价远高普通的红草莓。已有的研究表明通过生物技术手段突变MYB10或者RAP基因可以创制白色草莓新种质，而最新的研究表明F3H的单点突变是一个创制粉色草莓的靶标基因。但到目前为止并不清楚黑草莓的呈色机制以及创制黑草莓的靶标基因是什么。
研究结果
在本研究中，作者通过筛选EMS突变体库，发现了一个从果实发育初期到成熟期均可以在果肉中大量积累花青素的突变体。与野生型相比，该突变体果实中的花青素含量在整个发育时期均高于野生型，而当果实成熟后，其颜色明显变为黑红色。
Fig.1 突变体rg418在果实发育的整个时期均积累大量的花青素。
通过BSA重测序分析，作者鉴定出原花青素合成途径中的关键酶基因ANR为致突基因。对突变体果实中的类黄酮水平进行测定，发现在突变体中花青素和黄酮醇的含量显著增加，而原花青素的含量显著降低，这与ANR的功能缺失相吻合。通过转录组数据，作者发现MYB105基因的表达水平在突变体果实发育的早期阶段显著升高。进一步通过酵母单杂交、荧光素酶实验和果实的瞬时注射实验，作者发现MYB105可以结合并促进包括UFGT在内的多个结构基因的表达，从而促使突变体果实中的花青素含量显著增加。此外，作者还发现ANR的功能缺失对成熟果实中的糖酸含量影响并不明显。
Fig.2 MYB105结合并激活花青素之路中关键结构基因UFGT的表达，促进果实中花青素的积累。
这项研究不仅揭示了黑草莓（黑红色）果实颜色形成的分子机制，还为草莓果实颜色的分子育种提供了新的基因靶标。特别值得一提的是，通过在白色果实草莓（myb10突变体）中突变ANR，该研究团队发现果实颜色由白色变为了粉色，这进一步证实了ANR在果实颜色调控中的重要作用。
上海交通大学农业与生物学院许鹏博副研究员为本论文第一作者，连红莉研究员为通讯作者。本研究得到了上海农业科技创新计划（2023-02-08-00-12-F04600）、中国国家自然科学基金（32172536 和 32002003）、上海市自然科学基金（23ZR1434300）和上海交通大学青年教师启动基金（23X010502175）的资助。
原文获取
相关推荐
-关于我们-
Molecular Horticulture
Molecular Horticulture是由上海交通大学与Springer Nature集团合作出版的园艺学新刊。期刊以开放获取模式出版。2021年6月16日，创刊号正式上线，先后被DOAJ、Scopus、PubMed Central、ESCI等21个数据库收录，并入选2023年度中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。CiteScore 2023为8.0，2023 JIF为10.6，居园艺学科领域首位。期刊聚焦分子调控机制，关注从模式植物到园艺作物的转化性研究，为从事园艺学相关研究的科学家们提供全球化的学术交流平台，促进分子育种为核心的园艺学基础研究到应用的转化。热烈欢迎海内外同行，成为我们的读者、作者或审稿人。
作者服务
期刊2025年前免收版面费
针对接收论文提供免费、高质量润色服务
稿件修改时间弹性制，减轻作者负担
期刊网站：
https://molhort.biomedcentral.com
Editorial Manager投稿系统：
https://www2.cloud.editorialmanager.com/mhor/default2.aspx
期刊邮箱：
mhort_editorial@sjtu.edu.cn
ISSN: 2730-9401(Online)
来源 | 作者
编辑/排版 | 刘尧倩
审核 | 祖嵩皓
(如有侵权请及时告知)
MolHort分子园艺
微信号｜molhort
推特 | @MolHort
哔哩哔哩 | MolHort分子园艺
长按识别二维码 关注我们
添加期刊小助手
进入读者交流群
联系转载、合作及投稿
期待你的
分享
点赞
在看
点击下方“阅读原文”获取论文PDF
