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柑橘成熟时为什么会由绿变黄?奥秘在于类胡萝卜素

柑橘果实成熟期外观色泽调控机理研究取得新突破

核心提示: 7月6日,国际知名期刊《新植物学家》在线发表了我校邓秀新院士和程运江教授领衔的柑橘团队在柑橘果实成熟期外观色泽调控机理方面的最新研究成果。

南湖网讯(通讯员 朱峰) 7月6日,《新植物学家》(New Phytologist)在线发表了我校园艺林学学院程运江教授领衔的柑橘采后研究小组在柑橘成熟期果面着色调控机理方面,题为“一个R2R3-MYB转录因子通过负调控CrBCH2 CrNCED5基因表达抑制柑橘果皮α-和β-胡萝卜素支链代谢物转化”(An R2R3-MYB transcription factor represses the transformation of α-and β-branch carotenoids by negatively regulating expression of CrBCH2 and CrNCED5 in flavedo of Citrusreticulata)的科研论文。我校园艺林学学院博士研究生朱峰为该文章的第一作者,程运江教授为通讯作者。

苏轼曾有名句“一年好景君须记,正是橙黄橘绿时”。自古以来,人们对柑橘果实成熟果实果面色泽十分关注,它既是柑橘外观品质的重要组成部分,同时也是决定消费者购买动机的物质基础,一直是果实采后生物学研究的重点课题。程运江教授研究小组近几年一直致力于柑橘果实采后重要品质性状解析及其调控机制研究。在转色期,柑橘果面伴随着绿色退去,类胡萝卜素迅速合成、转化,这为研究类胡萝卜素代谢调控提供了一个绝佳时间点。但是由于以柑橘为代表的多年生果树研究周期长、缺乏合适实验材料等原因,对于其果实类胡萝卜素代谢调控研究的进展较缓。2010年,在浙江温州,当地果农在一棵成熟期正常转黄的瓯柑植株上发现了一枝成熟期依旧保持绿色的突变体材料(青瓯柑),2013年又发现了一个回复突变材料。依托这3个材料,在邓秀新院士团队对类胡萝卜素代谢十多年的研究基础及生命科学学院熊立仲教授和殷平教授大力支持下,程运江教授研究小组精心设计研究方案,历时7年多,成功解析了突变体材料果实因类胡萝卜素代谢发生改变而导致果实不转黄的分子机制。

成熟期柑橘果实色泽由绿转黄过程中,果皮叶绿素逐渐降解,存在于叶绿体中行使保护功能的原有及在成熟期重新合成α、β胡萝卜素逐渐向下游叶黄素转化,从而使果实呈橙黄色。这一过程受激素(乙烯、ABA)、转录因子(MYB、NAC等)等多种因素调控。本研究发现相比正常转黄野生型果实,青瓯柑果实在成熟过程中α-、β-胡萝卜素转化及类胡萝卜素代谢下游产物(ABA)合成明显延缓。进一步的实验证明上游转录因子通过调控α、β-胡萝卜素转化及ABA合成从而影响了青瓯柑转色进程。通过转录组学分析,程运江教授研究小组成功挖掘出一个与CrBCH2CrNCED5表达呈显著负相关的转录因子CrMYB68。通过SAAB、EMSA及双荧光素酶实验成功证明CrMYB68可结合到CrBCH2CrNCED5的启动子上并抑制其表达。这一结果在回复突变果实及瞬时转化烟草得以验证。上述研究,成功证明CrMYB68调控植物类胡萝卜素合成路径中α-和β-胡萝卜素支链代谢,丰富了人们对植物类胡萝卜素代谢通路的转录调控的认识,进一步完善MYB家族在调控色素代谢的功能。本研究工作得到了国家自然科学基金和国家柑橘产业技术体系的资助。

审核人:程运江

论文在线网址:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.14684/full

责任编辑:兰涵旗
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