作者:贾东杰等 来源:《植物生理学》 发布时间:2021/2/26 17:25:53
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科学家揭示苹果酸积累调控新机制

 

 MdMYB44启动子区变异位点SNP A/G和SNP T/调控苹果果实苹果酸积累的模式图

2月24日,青岛农业大学园艺学院果树分子与发育生物学团队和中国农业大学合作在《植物生理学》上在线发表了题为“Genetic variation in the promoter of an R2R3MYB transcription factor determines fruit malate content in apple (Malus domestica Borkh.)”的研究论文,揭示了苹果果实苹果酸积累调控的新机制。

据了解,苹果酸是影响苹果果实风味和加工品质的重要代谢物质,精确控制苹果酸含量一直是苹果育种的重要目标,因此解析苹果酸积累的分子调控机制成为该领域重要的科学问题。

苹果酸含量是由多基因控制的数量性状,研究人员前期对苹果果实酸度性状进行了QTL定位,发现位于第8号染色体的qtl08.1基因座是决定苹果酸含量的一个主效位点,并认为MdMYB44是关键候选基因。在此基础上,研究人员在青岛农业大学园艺学院进一步进行了候选基因MdMYB44的功能和调控机制解析。

该研究发现,MdMYB44是一个R2-R3类MYB转录因子,将MdMYB44的过表达载体和干扰载体转化苹果愈伤组织和注射苹果果实,证实MdMYB44负向调控苹果酸的积累。该研究还解析了MdMYB44调控苹果酸积累的通路,即MdMYB44通过抑制苹果酸相关基因Ma1、Ma10、MdVHA-A3、MdVHA-D2的启动子活性,负向调控果实苹果酸的积累。对苹果不同种质资源基因型分析发现,MdMYB44启动子区域的2个单碱基核酸多样性变异位点SNP T/与SNP A/G通过组合成不同单倍型控制苹果酸含量,SNP T和SNP A组合成的单倍型中MdMYB44基因高表达引起低苹果酸含量,SNP 和SNP G的组合MdMYB44表达量低导致高苹果酸含量。PlantCARE分析当SNP T/为T时,为bHLH类转录因子的核心结合元件E-box,该研究鉴定了与该E-box特异性结合的转录因子MdbHLH49,MdbHLH49同时能与MdMYB44互作增强其活性,负向调控果实苹果酸的积累。当SNP A/G位点为A时,为核心元件TATA-box,该TATA-box能增强MdMYB44的启动子活性。

该研究揭示了MdMYB44在苹果酸积累中的调控模式和作用机理,并验证了其启动子区变异位点SNP T/和SNP A/G对其启动子活性的影响,最后鉴定与SNP T对应元件特异性结合的转录因子。该研究对深入研究苹果果实苹果酸积累的分子调控网络,开发苹果酸含量高效的分子标记,加速苹果分子育种进程,保障苹果产业可持续发展具有重要意义。

青岛农业大学园艺学院贾东杰博士为论文第一作者,青岛农业大学教授原永兵和中国农业大学教授韩振海、张新忠为论文共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金面上项目和青年项目,山东省自然基金青年项目,山东省高等学校青创计划、青岛农业大学高层次人才启动等项目的资助。(来源:中国科学报 廖洋 曲天泽)

相关论文信息:https://doi.org/10.1093/plphys/kiab098

 
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