專(zhuān)家揭示苜蓿類(lèi)胡蘿卜素合成調(diào)控機(jī)制

林浩

近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物高光效團(tuán)隊(duì)在飼草作物功能基因研究方面取得突破，揭示了苜蓿類(lèi)胡蘿卜素生物合成的分子調(diào)控機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物細(xì)胞》（The Plant Cell）雜志上。

優(yōu)化調(diào)整種植業(yè)結(jié)構(gòu)，支持飼料作物種植，促進(jìn)糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、飼料作物三元種植結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)發(fā)展是我國(guó)新形勢(shì)下應(yīng)對(duì)居民膳食結(jié)構(gòu)改變、緩解糧食供求矛盾的重要舉措。苜蓿是世界著名優(yōu)良飼草，也是我國(guó)栽培面積最大的一種豆科飼料作物，其由于具有蛋白質(zhì)豐富、適應(yīng)性強(qiáng)、能改良土壤和經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)而享有“牧草之王”的美譽(yù)。苜蓿的產(chǎn)量和品質(zhì)改良是我國(guó)當(dāng)前草業(yè)、畜牧業(yè)，特別是奶業(yè)發(fā)展的重大迫切需求。類(lèi)胡蘿卜素是自然界廣泛存在的一類(lèi)天然脂溶性色素，在植物光合作用、激素合成、顏色決定等方面發(fā)揮重要作用，同時(shí)具有抗氧化、抗腫瘤、增強(qiáng)免疫和保護(hù)視覺(jué)等多種生物學(xué)功能，為人類(lèi)和動(dòng)物健康提供重要保障，然而目前關(guān)于類(lèi)胡蘿卜素合成的分子調(diào)控機(jī)制尚不清楚。

該研究利用一個(gè)類(lèi)胡蘿卜素合成缺陷的蒺藜苜蓿突變體，成功克隆了控制蒺藜苜蓿類(lèi)胡蘿卜素合成關(guān)鍵調(diào)控基因WHITE PETAL1（WP1），該基因編碼一個(gè)R2R3型MYB轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)直接激活類(lèi)胡蘿卜素合成途徑基因表達(dá)，調(diào)控蒺藜苜蓿花中類(lèi)胡蘿卜素積累。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，WP1通過(guò)與bHLH家族蛋白MtTT8和WD40家族蛋白MtWD40-1形成轉(zhuǎn)錄激活復(fù)合體，協(xié)同調(diào)控蒺藜苜蓿類(lèi)胡蘿卜素生物合成。上述研究工作系統(tǒng)揭示了植物類(lèi)胡蘿卜素生物合成的調(diào)控機(jī)制，為培育類(lèi)胡蘿卜素營(yíng)養(yǎng)改良型作物和優(yōu)質(zhì)功能性飼草新品種提供了重要的理論基礎(chǔ)。

該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金以及中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。