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华中农大柑橘研究团队发现果实色泽调控因子的亚功能化

花匠小妙招
2025-01-04 17:14

10月29日，《自然•植物》（NaturePlants）刊物在线发表了我校邓秀新院士领衔的柑橘团队在柑橘果实色泽调控功能与进化取得的研究进展（SubfunctionalizationoftheRuby2-Ruby1geneclusterduringthedomesticationofcitrus）。徐强教授为该论文的通讯作者，黄鼎博士为该论文的第一作者。

花青苷是植物次生代谢产物，属于黄酮类化合物家族，对植物和人类健康有着众多积极的作用。对植物自身而言，花青苷可以帮助植物抵御各种逆境，如紫外线和低温造成的伤害，吸引昆虫和动物帮助授粉和种子的传播等。对于人类健康来说，花青苷也被认为是对人体健康有益的一种物质，它具有很强的高氧化活性，能够保护人体免受自由基的损伤。随着柑橘产业的发展和人们消费水平的提高，柑橘果实不仅要“好吃”，还要“好看”且富有营养。柑橘果实外观品质的改良，是我们目前柑橘育种的大方向之一。花青苷主要赋予柑橘紫红色的外观品质，这与我们经常见到的黄色和橙色的柑橘外观有很大差别。因此，解析柑橘中花青苷的调控机制，对于柑橘果实外观品质的改良，具有重要的理论和实践意义。

柑橘果实反复地获得或失去积累花青苷的能力，是柑橘“原始-野生-栽培”过程中最引人注目的演化规律之一。蚝壳刺是柑橘的一个原始品种，它的果实和嫩叶都能积累花青苷。野生的柑橘品种，大多都只在嫩叶积累花青苷。相反的，大部分的栽培柑橘品种，无论是果实还是嫩叶均不能积累花青苷。前期邓秀新院士和彭抒昂教授在湖北恩施土家族自治州发现了一份野生的柑橘品种紫皮柚，这份特殊的材料，其果皮上可以积累花青苷而呈现出跟普通柚子不一样的紫红色。本研究利用柑橘基因组平台优势结合蚝壳刺和紫皮柚这两份材料，找到了一个柑橘中新的调控花青苷的关键基因Ruby2，它与之前报道过的调控柑橘花青苷的Ruby1基因在柑橘第六号染色体上形成串联重复。在原始柑橘蚝壳刺中，Ruby1和Ruby2分别促进果实和嫩叶中的花青苷合成，且Ruby2在叶片中的表达受到了甲基化的影响。在野生的品种紫皮柚中，Ruby1促进了果皮花青苷的合成，而普通柚子果皮不积累花青苷是由于Ruby1基因启动子核心元件突变使得启动子失活导致的。Ruby2基因在紫皮柚中，由于基因编码区的突变产生了一个短的蛋白序列，使得Ruby2基因在紫皮柚中作为一个花青苷合成的抑制子存在。柑橘从“原始-野生-栽培”的进化过程中，这两个基因与柑橘花青苷合成的能力密切相关，在这个过程中，两个基因均受到了不同程度的选择。该项研究成果拓宽了人们对柑橘花青苷转录调控机理的认识，同时为柑橘果实外观品质的改良奠定了良好的理论基础。

本研究得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的支持。

通讯员|黄鼎

来源|南湖新闻网