aBIOTECH | 四川大学张阳课题组解析番茄叶黄素合成调控因子

类胡萝卜素是在自然界中广泛分布的一大类天然色素，其不仅是植物进行光合作用所必需的色素成分，也是动物合成维生素A的重要来源，对维持植物生长发育和人体健康均具有重要作用。叶黄素是类胡萝卜素的含氧衍生物，是人眼视网膜中仅有的两种类胡萝卜素之一，能够过滤蓝光和保护视网膜抗氧化损伤，在维持视觉健康等方面具有重要作用。然而，人类和哺乳动物不能直接合成这些类胡萝卜素类化合物，只能通过膳食提取。因此，深入挖掘叶黄素代谢调节基因，进一步解析其合成与代谢调控分子机制，对于作物遗传育种改良和优化种质资源具有重要意义。

四川大学生命科学学院张阳课题组在aBIOTECH发表了题为“G2-LIKE CAROTENOID REGULATOR (SlGCR) is a positive regulator of lutein biosynthesis in tomato” （点击题目查看原文）的研究论文。该研究鉴定了一个调控番茄叶黄素合成新的转录因子——SlGCR，并对其分子调节机制进行了深入解析。

作者基于番茄时空高分辨率转录组数据库，以叶黄素合成途径限速酶基因SlLCYE为靶标，通过共表达分析筛选到一个调控叶黄素合成新的转录因子——GARP G2-LIKE CAROTENOID REGULATOR (SlGCR)。利用RNAi技术抑制SlGCR基因表达，番茄叶片中叶黄素代谢途径相关基因的表达以及化合物的积累显著降低；而利用果实特异性启动子E8驱动SlGCR在番茄果实中过量表达，叶黄素合成途径相关基因的表达显著上调，并且叶黄素等类胡萝卜素类化合物的积累导致番茄果实呈现明显的橙色表型，说明SlGCR在番茄叶黄素的合成过程中具有正向调节作用。进一步，研究人员通过双荧光素酶报告实验和酵母单杂交实验解析了SlGCR转录因子调节SlLCYE基因表达的分子调节机制。该项研究为番茄叶黄素代谢工程应用研究提供了新的思路，为作物遗传育种改良提供了潜在的基因资源。

四川大学已毕业硕士研究生任思彦、中国农业大学三亚研究院博士后袁勇为论文共同第一作者，四川大学生命科学学院张阳研究员为通讯作者。该研究得到了四川省科技厅项目、国家自然科学基金等项目的支持。

阅读原文：https://link.springer.com/article/10.1007/s42994-022-00088-z