An apple (Malus domestica) AP2/ERF transcription factor modulates carotenoid accumulation

苹果中一个AP2/ERF转录因子能调控类胡萝卜素的积累

第一作者： 党庆媛【青岛农业大学】

通讯作者： 原永兵【青岛农业大学】；贾东杰【青岛农业大学】

发表日期：2021.10

发表期刊：Horticulture Research

    类胡萝卜素做为自然界中最重要的色素之一，是光合作用的重要成分，参与光收集和光保护、植物生长和发育，同时类胡萝卜素是有益于人类健康和动物生存，而且类胡萝卜素也是维生素A原的前体，是减少各种慢性病的抗氧化剂。迄今为止，类胡萝卜素的代谢相关通路已经研究的非常清楚，但与其相关的转录调控机制却并不太深入，且在不同物种类存在着不同的调控机制。

   苹果(Malus domestica Borkh.)营养丰富，经济价值高，是世界上主要栽培果树之一，其水果颜色和风味是吸引消费者的重要因素之一。研究人员通过对‘早生富士’(Beni Shogun)和‘烟富3’(Yanfu3)苹果3个不同发育时期的果实qRT-PCR分析，筛选出了与类胡萝卜素含量显著关联的转录调控因子MdAP2-34。且该基因与拟南芥中AtAIL5基因高度同源，结合前期研究，研究人员猜测该基因可能和苹果中类胡萝卜素合成相关（图1）。

图1 ‘早生富士’和‘烟富3’果实类胡萝卜素含量比较分析

    研究人员将MdAP2-34的超表达载体和干扰载体转化苹果愈伤组织，并通过瞬时转化注射苹果果实，证实MdAP2-34能够正向调控类胡萝卜素的积累。结果表明MdAP2-34主要调控八氢番茄红素和β-胡萝卜素的积累，而不影响叶黄素的含量。研究人员结合酵母单杂、凝胶迁移等实验说明MdAP2-34是通过增强类胡萝卜素代谢功能基因MdPSY2-1的启动子活性，从而促进果实类胡萝卜素的积累（图2）。此外，在苹果愈伤组织中过表达MdPSY2-1能增加八氢番茄红素、β-胡萝卜素和总类胡萝卜素的含量。因此，MdAP2-34与MdPSY2-1启动子能够直接互作，从而增强MdPSY2-1的转录活性，促进类胡萝卜素的积累。该研究初次揭示了苹果果实中类胡萝卜素合成的分子调控网络，阐明了MdAP2-34调控苹果果实类胡萝卜素积累的分子调控机制（图3）。

图2 MdAP2-34结合MdPSY2-1启动子并促进MdPSY2-1基因表达调控苹果果实中类胡萝卜素含量变化

图3 MdAP2-34调控苹果果实类胡萝卜素积累的分子网络 

   原文链接：  https://www.nature.com/articles/s41438-021-00694-w

作者简介：

通讯作者：原永兵          

研究方向

果树发育生理与分子生物学

研究工作

果实中次生物质代谢调控与果实品质形成