Plant Physiol：浙江大学滕元文课题组揭示梨果实花青苷合成调控新机制

来源：BioArt植物

近日，浙江大学农业与生物技术学院滕元文教授课题组在Plant Physiology在线发表了题为Light-induced basic/helix-loop-helix 64 enhances anthocyanin biosynthesis and undergoes CONSTITUTIVELY PHOTOMORPHOGENIC 1-mediated degradation in pear的研究论文，揭示了梨果实花青苷合成调控新机制。

我国有丰富的红梨种质资源，近年来通过杂交育种、芽变选种等方法选育了很多红梨新品种，红梨栽培面积迅速增加，受到了消费者的喜爱。光照为梨着色的必要条件，因此，阐明光诱导着色的作用机制是系统研究梨果实着色调控技术的基础。近年来，滕元文课题组在该领域取得了一系列研究成果，对多个BBX蛋白与HY5互作，参与梨果皮花青苷合成过程的调控机制进行了阐述【1,2】，但是BBX蛋白对花青苷合成过程的详细调控机制还有待探索。

为进一步研究BBX蛋白调控花青苷积累的作用机制，滕元文课题组利用BBX18和BBX16的转基因愈伤组织进行RNA-Seq测序，鉴定得到一个在BBX18过表达株系中表达量高于BBX16过表达株系的bHLH基因，命名为bHLH64。与已知的花青苷合成相关的bHLH3/33不同，bHLH64属于bHLH蛋白家族IIIb亚族，这一亚族包括响应低温的ICE1蛋白，但无证据表明其与花青苷合成过程相关。

该研究发现，bHLH64是梨花青苷合成的正调控因子，通过与MYB10蛋白形成复合体调控花青苷合成结构基因的表达。bHLH64的表达受到光信号的激活，同时，bHLH64是COP1蛋白的靶蛋白，在暗处通过26S蛋白酶体途径受到降解，而光照可抑制COP1蛋白活性，提高bHLH64蛋白在光下的稳定性（图1）。

图1  PpbHLH64介导的光诱导红梨果实花青苷合成模式图

以上结果阐明了BBX18的下游基因bHLH64如何参与梨果实花青苷的合成过程的机理。bHLH64是植物中发现的第一个参与花青苷合成的非IIIf亚族的bHLH转录因子，拓展了我们对bHLH家族参与花青苷合成过程的了解，完善了光信号诱导红梨果实着色的分子网络，为通过生物技术手段调控梨果实着色提供了基因储备，为进一步深入研究其他环境因子以及激素与光通路互作调控花青苷合成奠定了坚实的基础。

滕元文教授课题组已毕业研究生陶瑞岩博士为文章的第一作者，滕元文教授和白松龄研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和国家现代农业产业技术体系基金的资助。

参考文献：

[1] Bai S, Tao R, Yin L, Ni J, Yang Q, Yan X, Yang F, Guo X, Li H, Teng Y. 2019a. The Plant Journal. 100: 1208–1223. doi: 10.1111/tpj.14510.

[2] Bai S, Tao, R, Tang Y, Yin L, Ma Y, Ni, J, Yan X, Yang Q, Wu Z. Zeng Y, Teng Y. 2019b. Plant Biotechnology Journal, 17: 1985–1997. DOI: 10.1111/pbi.13114.