西北农林科技大学李新岗教授团队揭示突变体‘胎里红’枣果皮花青苷形成机制学术资讯

来源：植物科学最前沿

近日，西北农林科技大学李新岗教授团队在TOP期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry在线发表题为“Metabolomic and Transcriptomic Analyses of Anthocyanin Biosynthesis Mechanisms in the Color Mutant Ziziphus jujuba cv. Tailihong”的封面文章。

枣（Ziziphus jujuba Mill.）是我国重要的经济果树，栽培历史悠久，栽植区域广泛，其果实药食两用深受消费者喜爱，枣果实富含多酚类物质，并有很高的营养价值。‘胎里红’枣果在其发育过程中，幼果紫红色，成熟初期呈黄色，成熟后呈红色。前期研究发现，‘胎里红’幼果时的紫红色是由花青素积累引起的。然而，影响其花青素积累的生物合成途径和调控机制尚不清楚。

通过转录和代谢分析发现，cyanidin-3-O-rutinoside、peonidin-3,5-O-diglucoside和cyanidin是‘胎里红’枣幼果时期花青苷的主要成分，进而转录组筛选获得花青苷合成关键合成酶ZjANS、ZjUGT79B1和ZjCCoAOMT，同时筛选获得调控花青苷合成关键转录因子ZjMYB5、ZjTT8和ZjWDR3。通过原核表达和体外酶活试验，鉴定了花青苷合成酶花青苷合成酶ZjANS和二次糖基化修饰酶ZjUGT79B1，以及负责甲基化功能的基因ZjCCoAOMT在枣果皮花青苷生物合成的关键作用。为了确定ZjANS、ZjUGT79B1、ZjMYB5、ZjTT8和ZjWDR3在细胞内的定位，构建了ZjANS-GFP、ZjUGT79B1-GFP、ZjMYB5-GFP、ZjTT8-GFP和ZjWDR3-GFP系列融合载体，并将其瞬时转化本氏烟草叶片表皮细胞内进行亚细胞定位。结果发现，ZjANS 和ZjUGT79B1不仅定位在细胞核上同时也分布在内质网上，而ZjMYB5-GFP和ZjTT8-GFP定位在细胞核，ZjWDR3-GFP在细胞核和细胞质中大量荧光信号。进而通过GUS染色、双荧光素酶等验证了ZjMYB5、ZjTT8和ZjWDR3转录因子在调控花青苷生物合成途径的晚期结构基因ZjANS和ZjUGT79B1中的功能，揭示了枣果皮色泽形成的分子机理。研究系统解析了ZjMYB5、ZjTT8、ZjWDR3参与调控枣果皮花青素合成，并激活ZjANS和ZjUFGT79B1启动子的转录，从而促进‘胎里红’幼果时期枣果皮花青素积累。