四川大學關于提高番茄果實中葉黃素含量研究新進展

2022年1月20日，四川大學生命科學學院張陽課題組在《New Phytologist》發表了題為“SlWRKY35 positively regulates carotenoid biosynthesis by activating the MEP pathway in tomato fruit”的研究論文，該研究鑒定了一個調控番茄類胡蘿卜素類化合物合成新的轉錄因子SlWRKY35，并將其成功應用于具有重要生物學功能的類胡蘿卜素衍生物——葉黃素代謝工程研究。

WRKY轉錄因子是最初在植物中發現的參與植物生長發育、環境應答、抗病抗逆、響應各種生物和非生物脅迫等過程的一大類基因家族。近年來，越來越多的研究表明，WRKY轉錄因子還參與植物所有3大類次級代謝產物（萜類、苯丙烷類和生物堿類）的合成與代謝調控。

研究表明，在番茄中過量表達SlWRKY35能顯著提高MEP途徑相關基因的表達，并且導致番茄果實中類胡蘿卜素類化合物和葉片中葉綠素的合成均明顯增加。而CRISPR/Cas9-slwrky35基因敲除系番茄果實中MEP途徑相關基因的表達以及類胡蘿卜素類化合物的合成則明顯降低，說明SlWRKY35轉錄因子在番茄類胡蘿卜素類化合物合成與代謝調控過程中具有重要作用。

葉黃素是人眼視網膜中僅有的兩種類胡蘿卜素之一，具有藍光過濾和保護視網膜損傷的功能，SlLCYE是葉黃素合成途徑的第一個關鍵酶基因。以E8-SlWRKY35過表達系與E8-SlLCYE過表達系分別作為親本進行雜交，能夠進一步提高番茄果實中葉黃素化合物的含量，說明SlWRKY35轉錄因子對于番茄類胡蘿卜素類化合物的代謝工程研究具有潛在的應用前景。

綜上所述，該研究系統揭示了SlWRKY35調控番茄類胡蘿卜素類化合物合成的分子機制，并成功將其應用于葉黃素合成生物學研究，為以番茄為底盤的其他天然產物的代謝工程應用研究提供了理論基礎。