火龙果（Selenicereus spp.）为仙人掌科（Cactaceae）蛇鞭柱属（Selenicereus）多年生攀援藤本植物果实。经过十多年的扩张栽培，火龙果已发展成为继荔枝、龙眼、香蕉、芒果之后的第五大宗南亚热带园林水果。火龙果具备夜间开花、富含甜菜碱、自交不亲和等独特的生物学特性。近年来，随着火龙果基因组的发布，火龙果生物学特性形成的分子基础得到了广泛的研究和探索。因此，本文通过总结以往研究成果，综述了火龙果的生物学特性、种质资源分类和基因组测序的相关研究成果，重点介绍了影响火龙果外观品质的关键物质甜菜素的研究进展，为全面了解火龙果重要农艺性状形成的遗传基础和火龙果的新品种开发提供参考。2024年12月，Tropical Plants 在线发表了海南大学热带农林学院丁元昊副教授课课题组题为A review on the advances of dragon fruit 的综述文章。
本文对火龙果种质资源进行总结梳理，统一了四个主要商业用的火龙果物种名，即红皮白肉（S. undatus）、红皮紫肉（S. costaricensis）、红皮红肉（S. monacanthus）和黄皮白肉（S. megalanthus）。同时，明确了目前所有火龙果物种均隶属于蛇鞭柱属（Selenicereus）物种（原三角柱属（Hylocereus）已合并于蛇鞭柱属中）。此外，还详细阐述了目前具有商用潜力的火龙果品种的主要特征、所属物种及其可能的来源等，为火龙果种质资源的遗传背景及利用提供借鉴（图1）。图1 四种主要火龙果商品果实的花苞、花朵和果实的表型自然界存在4种天然植物色素，即叶绿素、黄酮、花青素和甜菜素。本文详细介绍了这几种色素的结构及其相应的呈色。众所周知，火龙果果皮和果肉的颜色主要由两种甜菜碱含量所决定，即甜菜黄素和甜菜红素。甜菜碱是一种亲水性的含氮化合物，其色素中心包含了一种独特的发色基团——甜菜醛氨酸，分布于真菌谱系的担子菌门与开花植物谱系的石竹目中。火龙果中甜菜碱的生物合成主要包含酪氨酸的合成、L-DOPA的形成、甜菜醛氨酸的形成以及甜菜碱的形成四个步骤。本文进一步详细介绍了甜菜素的生物合成过程，并对其合成的关键基因和调控因子进行了总结（图2）。此外，本文还讨论了花青素与甜菜碱在核心石竹目植物中呈现出互斥现象的原因，有关于石竹目甜菜碱起源的独特进化模式以及其与花青素互相排斥的分子机制仍然有待进一步阐明。
图2 甜菜碱生物合成通路的示意图
此外，本文还讨论了火龙果的配子体自交不亲和的特性，但目前关于火龙果GSI机制并未得到深入研究，相关的花粉S-RNase和S蛋白也尚未深入解析。综述还指出火龙果夜花、自交不亲和性、甜菜碱生物合成调控以及营养风味等生物学特性形成的分子和进化机制的深入研究与阐明，将为火龙果精准育种提供更丰富的基因资源和实用工具。海南大学热带农林学院、海南大学三亚研究院丁元昊副教授、胡海燕副教授和广西农业科学院园艺研究所陆贵锋研究员为该文的共同通讯作者，海南大学热带农林学院黎萍博士为第一作者。该研究获得了海南省自然科学基金项目 （321RC1031） 、广西省重点研发计划项目（2023AB17031）等资助。
Tropical Plants 是一本开放获取的期刊，致力于传播热带植物相关的研究成果，专注于发表本领域原创研究论文、短讯、致编辑的信、观点、数据分析论文以及研究工具和方法等。主题范围包括但不限于：多组学研究、转录组研究、代谢组学研究、表型组学研究等；热带植物生长发育的生物化学、分子生物学研究；生态与进化生物学研究；遗传育种和植物性状形成研究；植物生理及其与环境和生物有机体的相互作用等。本刊由海南大学主办，Maximum Academic Press出版，期刊主编由海南大学王文泉教授和昆士兰大学Robert Henry教授共同担任。期刊目前已被CABI、AGRIS等数据库收录。
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投稿链接：
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