華南農業大學和北京大學等單位在辣椒紅素生物合成調控上取得新進展

2023年4月，華南農業大學園藝學院聯合北京大學現代農業研究院等單位在辣椒紅素生物合成的轉錄調控中取得新進展，相關成果以“An R-R-type MYB transcription factor promotes nonclimacteric pepper fruit carotenoid pigment biosynthesis”為主題發表在《Plant Journal》上。該研究鑒定到辣椒紅素合成模塊（MEdarkgreen），其包含編碼辣椒紅素合成酶基因（capsanthin-capsorubin synthase，CCS）及1個功能未知且和CCS表達高度相關的R-R型MYB轉錄因子DIVARICATA1。功能表征發現DIVARICATA1編碼1個核定位的轉錄激活因子，沉默DIVARICATA1顯著降低了辣椒紅素合成相關基因PSY、PDS、β-CH1和CCS的轉錄，對應的辣椒紅素含量也顯著降低，且DIVARICATA1轉錄水平和辣椒紅素含量顯著正相關。研究還表明在ABA介導非呼吸躍變型辣椒果實成熟過程中，類胡蘿卜素合成依賴于DIVARICATA1；類胡蘿卜素上游合成基因PSY、PDS和成熟核心調控基因MADS-RIN轉錄模式在茄科果實成熟過程中相對保守；然而，類胡蘿卜素下游合成基因β-CH、CCS和DIVARICATA1特異在辣椒果實中獲得高水平轉錄，表明其功能茄科中出現了差異進化。進一步分析表明，辣椒中DIVARICATA1可以被MADS-RIN調控，表明MADS-RINDIVARICATA1模塊參與辣椒果實成熟過程中類胡蘿卜素的生物合成。該研究首次鑒定到了辣椒紅素生物合成的關鍵調控基因，明確了ABA信號介導非呼吸躍變型辣椒果實類胡蘿卜素生物合成的機制，并且發現了辣椒紅素在茄科的生物合成差異調控的進化機制，為辣椒色澤遺傳改良奠定了基礎。