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【中药资源】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

药用植物研究前沿 · 公众号 · · 2020-12-31 09:45

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来源：西北农林科技大学

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。