中國(guó)科學(xué)院揭示光信號(hào)積累花青素的分子機(jī)制

2019 年11 月1 日，《Molecular Plant》在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所李傳友研究員與北京市農(nóng)林科學(xué)院李常保研究員合作的論文“A transcriptional network promotes anthocyanin biosynthesis in tomato flesh”揭示了番茄響應(yīng)光信號(hào)積累花青素的分子機(jī)制并通過遺傳操作創(chuàng)制出果肉富含花青素的紫色番茄。

在強(qiáng)光照射下，番茄材料Indigo Rose（InR）的果皮中可以積累花青素。他們從遺傳分析入手，成功分離了InR 中控制花青素合成的基因Aft和atv。Aft編碼一個(gè)正向調(diào)控花青素合成的R2R3-MYB 蛋白SlAN2-like。atv編碼一個(gè)負(fù)向調(diào)控花青素合成的R3-MYB 蛋白SlMYBATV。在InR 中，光照通過SlHY5 激活SlAN2-like的表達(dá)，隨后，SlAN2-like 通過激活SlAN1和SlMYBATV的表達(dá)進(jìn)而誘導(dǎo)番茄果皮中花青素的合成。SlMYBATV 則通過與SlAN2-like 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合bHLH 轉(zhuǎn)錄因子SlAN1 的方式抑制果皮中花青素的合成。由此發(fā)現(xiàn)，SlAN2-like 在接受光信號(hào)并開啟花青素合成通路的過程中起到至關(guān)重要的作用。在普通栽培番茄中，SlAN2-like基因由于剪切位點(diǎn)的突變而喪失功能，而且負(fù)向調(diào)控因子SlMYBATV 的功能正常，因而不具備激活花青素合成的能力。

該研究為創(chuàng)制果肉中富含花青素的番茄提供了重要的靶標(biāo)基因。利用果實(shí)特異啟動(dòng)子過表達(dá)SlAN2-like，獲得了果皮和果肉中均有豐富花青素積累的紫色番茄。該研究成果不僅加深了我們對(duì)花青素合成機(jī)制的理解，而且對(duì)作物花青素性狀的改良提供了新的思路與技術(shù)途徑。