中科院武汉植物园猕猴桃团队揭示了猕猴桃维生素C合成新机制
2022年3月15日，中国科学院武汉植物园钟彩虹团队与新西兰植物与食品研究所合作在 New Phytologist上发表了题为“ Kiwifruit MYBS1-like and GBF3 tranion factors influence L-ascorbic acid biosynthesis by activating tranion of GDP-L-galactose phosphorylase 3”的研究论文。 该研究鉴定了猕猴桃维生素C（Vc）合成的关键基因AceGGP3，揭示了1R-MYB类型转录因子AceMYBS1和bZIP家族AceGBF3转录因子协同调控AceGGP3基因，促进猕猴桃Vc合成的新机制。本研究加深了对猕猴桃Vc合成的生理以及分子机制理解，为高Vc果蔬种质创新提供了新的科学依据。
猕猴桃富含Vc，被誉为‘Vc之王’，深受消费者欢迎。不同猕猴桃物种果实Vc含量差异达到300-400倍，是开展Vc研究和创制高营养种质的理想材料。首先，该团队对四十余个猕猴桃物种的果实Vc含量开展了系统测定，阐明了不同猕猴桃果实Vc的合成规律；研究发现，猕猴桃物种间Vc差异主要是由果实发育早期Vc合成能力的差异所造成。其次，该团队以果实含有极高Vc的毛花猕猴桃为材料（商品化猕猴桃的6-10倍），开展了RNA表达谱分析、瞬时转化、转基因和基因编辑等试验，发掘了毛花猕猴桃Vc合成的关键基因AceGGP3。
图1 猕猴桃物种Vc含量的多样性及合成主效基因挖掘
该团队利用转录组分析和荧光定量PCR等实验，鉴定出一个1R-MYB类型的转录因子AceMYBS1。在毛花猕猴桃中过表达和编辑AceMYBS1基因发现，AceMYBS1能够促进毛花猕猴桃Vc的积累。该团队利用酵母单杂交，双荧光素酶报告系统和EMSA等实验揭示了AceMYBS1直接结合到AceGGP3的启动子，激活AceGGP3基因的转录，从而增加了猕猴桃Vc的积累。
图2 AceMYBS1直接结合AceGGP3的启动子正向调控猕猴桃Vc合成
该团队通过酵母双杂筛库实验进一步发掘到了与AceMYBS1互作的下游蛋白AceGBF3（bZIP家族）。利用BiFC、荧光素酶互补、pull-down、瞬时和稳定转化等实验，该团队证实了AceMYBS1与AceGBF3在体内外可以相互作用，通过相互结合能够激活AceGGP3的转录，协同促进猕猴桃Vc的合成。
图3 AceMYBS1与AceGBF3相互作用协同调控猕猴桃Vc合成及ABA介导的AceMYBS1表达抑制
前期研究认为激素会影响Vc的合成，该团队新发现的AceGBF3-AceMYBS1-AceGGP3分子调控网络同样能够被ABA所抑制，这一发现将为未来阐明激素调控维生素C合成提供新的线索。
图4 猕猴桃抗坏血酸AceGBF3-AceMYBS1-AceGGP3调节网络模式图
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