北京市農(nóng)林科學院林果院揭示MYB類轉(zhuǎn)錄因子控制八倍體草莓果實著色

2019年10月24日，北京市農(nóng)林科學院林果院金萬梅課題組與合作者在《Plant Biotechnology Journal》共同發(fā)表了題為“The control of red color by a family of MYB transcription factors in octoploid strawberry (Fragaria×ananassa) fruits”的研究論文。

草莓（Fragaria×ananassa）屬薔薇科草莓屬八倍體植物。有關(guān)八倍體栽培草莓果實顏色的調(diào)控機制研究報道較少。MYB類轉(zhuǎn)錄因子R2R3MYB家族成員FaMYB1、FaMYB9/FaMYB11和FaMYB10是影響八倍體栽培草莓果實黃酮類化合物合成的調(diào)節(jié)基因。通過對參與花青素生物合成的結(jié)構(gòu)基因和FaMYB類轉(zhuǎn)錄因子的表達分析，發(fā)現(xiàn)FaMYB9、FaMYB11是負調(diào)控，而FaMYB1和FaMYB10是正調(diào)控。通過對紅色品種“甜查理”和白色品種“白雪公主”成熟果實中正調(diào)控的FaMYB10和FaMYB1基因序列分析，發(fā)現(xiàn)FaMYB1基因序列在紅色果實和白色果實中均無差異，而FaMYB10等位基因序列差異很大。紅果中的FaMYB10-1與白果中的FaMYB10-2相比，F(xiàn)aMYB10-2無內(nèi)含子；在轉(zhuǎn)錄水平上發(fā)現(xiàn)紅色品種成熟果實僅FaMYB10-1發(fā)生轉(zhuǎn)錄，白色品種成熟果實則僅FaMYB10-2表達，F(xiàn)aMYB10-2在編碼蛋白質(zhì)C末端的基因組區(qū)域中具有ACTTATAC插入，發(fā)生移碼突變，氨基酸翻譯提前終止，最終導致八倍體草莓出現(xiàn)白色果實。

通過酵母雜交、轉(zhuǎn)基因等試驗，進一步驗證FaMYB10決定花青素的生物合成。通過草莓果實發(fā)育過程中花青素成分和含量測定、轉(zhuǎn)錄組測序及相關(guān)基因表達來分析轉(zhuǎn)錄因子MYB類轉(zhuǎn)錄因子R2R3MYB家族成員對果實著色的調(diào)控，構(gòu)建了草莓MYB類轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)?；ㄇ嗨睾铣傻呢撜{(diào)控轉(zhuǎn)錄因子FaMYB9和FaMYB11，可以形成MBW復合體，作用于酶基因FaLAR，調(diào)控黃醇類的一個分支原花青素。ABA作為草莓果實成熟的激素和信號分子，誘導FaMYB1和FaMYB10基因的轉(zhuǎn)錄和表達，形成MBW復合體，調(diào)控花青素合成路徑多種酶基因，進一步調(diào)控花青素的生物合成與積累。

以上研究首次闡明八倍體草莓果實顏色的分子調(diào)控機制，該研究成果為草莓果實顏色育種、新種質(zhì)的創(chuàng)制提供理論依據(jù)，對其他果樹相關(guān)研究也具有重要科學參考價值。同時也為園藝作物花色育種提供重要的借鑒。