浙江大学揭示光诱导红梨果实着色的调控机制

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原创： PBJ  植物生物技术Pbj

2019年4月8日，Plant Biotechnology Journal在线发表了浙江大学农业与生物技术学院滕元文团队的题为“BBX16, a B-box protein, positively regulates light-induced anthocyanin accumulation by activating MYB10 in red pear”的研究论文。该研究利用独立建立的梨愈伤组织转基因体系（图1），明确PpBBX16可间接激活PpMYB10基因的转录，介导光诱导花青苷合成过程。这项研究丰富了梨花青苷合成的调控网络，也为果实外观品质改善提供了新的思路。

近几年，红梨已经在我国多地栽培。其色泽取决于果皮中的花青苷积累，而花青苷积累受到多种环境因素的影响，其中光照是主要因素之一。一系列MYB蛋白是调控花青苷合成的核心转录因子，但是光信号通路因子对MYB基因转录的调控网络尚未得到明确阐释。

图1 PpBBX16转化愈伤组织的表型及分析

研究人员以红梨品种‘红早酥’果实为材料在人工气候室内进行采后白光处理诱导花青苷积累。在处理过程中， PpBBX16基因表达上调，与花青苷积累模式类似。在拟南芥中异位表达该基因促进了转基因植株多个部位的花青苷合成并使幼苗下胚轴长度缩。PpBBX16蛋白定位于细胞核并在酵母系统中表现出转录激活活性。PpBBX16蛋白并不能直接结合PpMYB10的启动子区域并激活其表达，但能够与光通路下游转录因子PpHY5蛋白互作，共同激活PpMYB10及PpCHS基因的转录。过表达PpBBX16的梨愈伤组织，能够在光下积累更多的花青苷（图1），且在‘库尔勒香梨’和‘红早酥’果实中过表达或沉默PpBBX16分别促进或抑制了果皮花青苷的合成。这些结果说明，PpBBX16是光诱导红梨果皮花青苷合成过程中的正向调控因子，且可能通过PpHY5或其他蛋白发挥相应的调控功能（图2）。

图2 PpBBX16调控红梨花青苷合成的潜在分子机理

本研究用的梨愈伤组织诱导自‘茄梨’幼果，经多次继代后筛选获得质地柔软且增殖较快的株系，并以此为基础建立了愈伤组织的转基因体系并完成了基因功能的同源验证，克服了长期以来梨分子生物学研究中缺乏易用的同源转化体系带来的局限性，为深入探究梨基因功能提供了一个新的技术手段。

浙江大学‘百人计划’特聘研究员白松龄博士与博士研究生陶瑞岩为论文的共同第一作者，滕元文教授为通讯作者。部分试验材料由河南省农业科学院园艺研究所王东升研究员团队提供。该研究受到了国家重点研发项目、国家自然科学基金以及农业部现代农业产业技术体系等项目的资助。

文章链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.13114

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