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我所苹果种质改良团队在苹果花青苷合成调控领域取得新进展

来源:苹果种质改良 作者:张恒涛 2022-02-23 08:56:00 浏览量:

近日,银河6163官方其他网站和新西兰植物与食品研究所(PFR)联合攻关,明确了MicroRNA172(miR172)负调控花青苷合成,为miRNAs在苹果园艺性状改良上的应用提供了一个有价值的参考。相关研究成果在线发表在Horticulture Research上。

花青苷是除叶绿素之外最重要的一种植物可见色素,赋予水果颜色,还可以通过抵御各种氧化剂使人体受益。miR172通过序列互补靶向AP2基因来调控植物开花、结果和形成固氮根瘤等多种发育过程。然而,miR172在调节类黄酮生物合成中的作用尚未见报道。

团队以‘Royal Gala’为试材,研究发现了过表达miR172的苹果转基因植株在叶、茎和果皮中呈现出花青素积累减少的现象(Fig.1);过表达miR172的拟南芥转基因植株花青素和黄酮醇含量也显著降低。同时发现,这种含量的降低能被一个AP2基因的同义突变体所恢复,但不能被一个非突变的AP2基因所恢复,因为这个AP2基因的同义突变体丧失了靶向序列,不再受miR172抑制,但是仍然能产生正常的AP2蛋白质。说明miR172是通过抑制AP2转录因子来抑制类黄酮的生物合成。

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Fig.1 Over-expression of miR172 in apple reduced anthocyanin accumulation in leaves grown on tissue culture medium containing 7% sucrose (a, b, c), in stem bark (d) and fruit skin (e)

通过进一步研究,证明了AP2是花青苷合成的活化因子。过表达AP2的转基因烟草植株加强了花青苷的合成(Fig.2),文中用实验方法显示了AP2能与MYB10蛋白质和MYB10启动子结合,并增强其蛋白质和启动子的活性。从而证实了miR172通过抑制正向调控MYB10的AP2转录因子的表达来抑制花青素和其他类黄酮的生物合成。

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Fig.2 Over-expression of MdAP2 enhanced anthocyanin accumulation in the petals of transgenic tobacco plants compared to WT plants

该研究成果是我所在苹果协同创新和人才引进方面取得的又一重要进展,博士生丁体玉为论文第一作者,姚家龙高级科学家(PFR)和阎振立研究员为共同通讯作者。研究得到了国家重点研发计划(2018YFD1000100)、中国农业科学院科技创新工程(CAAS-ASTIP-2016-RIP-02)和PFR基金等项目的资助。