北京市農林科學院林果院揭示MYB類轉錄因子控制八倍體草莓果實著色

2019年10月24日，北京市農林科學院林果院金萬梅課題組與合作者在《Plant Biotechnology Journal》共同發表了題為“The control of red color by a family of MYB transcription factors in octoploid strawberry (Fragaria×ananassa) fruits”的研究論文。

草莓（Fragaria×ananassa）屬薔薇科草莓屬八倍體植物。有關八倍體栽培草莓果實顏色的調控機制研究報道較少。MYB類轉錄因子R2R3MYB家族成員FaMYB1、FaMYB9/FaMYB11和FaMYB10是影響八倍體栽培草莓果實黃酮類化合物合成的調節基因。通過對參與花青素生物合成的結構基因和FaMYB類轉錄因子的表達分析，發現FaMYB9、FaMYB11是負調控，而FaMYB1和FaMYB10是正調控。通過對紅色品種“甜查理”和白色品種“白雪公主”成熟果實中正調控的FaMYB10和FaMYB1基因序列分析，發現FaMYB1基因序列在紅色果實和白色果實中均無差異，而FaMYB10等位基因序列差異很大。紅果中的FaMYB10-1與白果中的FaMYB10-2相比，FaMYB10-2無內含子；在轉錄水平上發現紅色品種成熟果實僅FaMYB10-1發生轉錄，白色品種成熟果實則僅FaMYB10-2表達，FaMYB10-2在編碼蛋白質C末端的基因組區域中具有ACTTATAC插入，發生移碼突變，氨基酸翻譯提前終止，最終導致八倍體草莓出現白色果實。

通過酵母雜交、轉基因等試驗，進一步驗證FaMYB10決定花青素的生物合成。通過草莓果實發育過程中花青素成分和含量測定、轉錄組測序及相關基因表達來分析轉錄因子MYB類轉錄因子R2R3MYB家族成員對果實著色的調控，構建了草莓MYB類轉錄因子調控網絡。花青素合成的負調控轉錄因子FaMYB9和FaMYB11，可以形成MBW復合體，作用于酶基因FaLAR，調控黃醇類的一個分支原花青素。ABA作為草莓果實成熟的激素和信號分子，誘導FaMYB1和FaMYB10基因的轉錄和表達，形成MBW復合體，調控花青素合成路徑多種酶基因，進一步調控花青素的生物合成與積累。

以上研究首次闡明八倍體草莓果實顏色的分子調控機制，該研究成果為草莓果實顏色育種、新種質的創制提供理論依據，對其他果樹相關研究也具有重要科學參考價值。同時也為園藝作物花色育種提供重要的借鑒。