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

2019年10月24日，北京市農(nóng)林科學(xué)院林果院金萬(wàn)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(shí)顏色的調(diào)控機(jī)制研究報(bào)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(shí)黃酮類化合物合成的調(diào)節(jié)基因。通過(guò)對(duì)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(dá)分析，發(fā)現(xiàn)FaMYB9、FaMYB11是負(fù)調(diào)控，而FaMYB1和FaMYB10是正調(diào)控。通過(guò)對(duì)紅色品種“甜查理”和白色品種“白雪公主”成熟果實(shí)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(shí)和白色果實(shí)中均無(wú)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(wú)內(nèi)含子；在轉(zhuǎn)錄水平上發(fā)現(xiàn)紅色品種成熟果實(shí)僅FaMYB10-1發(fā)生轉(zhuǎn)錄，白色品種成熟果實(shí)則僅FaMYB10-2表達(dá)，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(dǎo)致八倍體草莓出現(xiàn)白色果實(shí)。

通過(guò)酵母雜交、轉(zhuǎn)基因等試驗(yàn)，進(jìn)一步驗(yàn)證FaMYB10決定花青素的生物合成。通過(guò)草莓果實(shí)發(fā)育過(guò)程中花青素成分和含量測(cè)定、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序及相關(guān)基因表達(dá)來(lái)分析轉(zhuǎn)錄因子MYB類轉(zhuǎn)錄因子R2R3MYB家族成員對(duì)果實(shí)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)。花青素合成的負(fù)調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子FaMYB9和FaMYB11，可以形成MBW復(fù)合體，作用于酶基因FaLAR，調(diào)控黃醇類的一個(gè)分支原花青素。ABA作為草莓果實(shí)成熟的激素和信號(hào)分子，誘導(dǎo)FaMYB1和FaMYB10基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)，形成MBW復(fù)合體，調(diào)控花青素合成路徑多種酶基因，進(jìn)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(shí)顏色的分子調(diào)控機(jī)制，該研究成果為草莓果實(shí)顏色育種、新種質(zhì)的創(chuàng)制提供理論依據(jù)，對(duì)其他果樹相關(guān)研究也具有重要科學(xué)參考價(jià)值。同時(shí)也為園藝作物花色育種提供重要的借鑒。