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果酸积累调控新机制

作者:迈其生物

来源:科学网

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果酸是影响苹果果实风味和加工品质的重要代谢物质,精确控制苹果酸含量一直是苹果育种的重要目标,因此解析苹果酸积累的分子调控机制成为该领域重要的科学问题。

苹果酸含量是由多基因控制的数量性状,研究人员前期对苹果果实酸度性状进行了QTL定位,发现位于第8号染色体的qtl08.1基因座是决定苹果酸含量的一个主效位点,并认为MdMYB44是关键候选基因。在此基础上,研究人员在青岛农业大学园艺学院进一步进行了候选基因MdMYB44的功能和调控机制解析。

该研究发现,MdMYB44是一个R2-R3类MYB转录因子,将MdMYB44的过表达载体和干扰载体转化苹果愈伤组织和注射苹果果实,证实MdMYB44负向调控苹果酸的积累。该研究还解析了MdMYB44调控苹果酸积累的通路,即MdMYB44通过抑制苹果酸相关基因Ma1、Ma10、MdVHA-A3、MdVHA-D2的启动子活性,负向调控果实苹果酸的积累。对苹果不同种质资源基因型分析发现,MdMYB44启动子区域的2个单碱基核酸多样性变异位点SNP T/与SNP A/G通过组合成不同单倍型控制苹果酸含量,SNP T和SNP A组合成的单倍型中MdMYB44基因高表达引起低苹果酸含量,SNP 和SNP G的组合MdMYB44表达量低导致高苹果酸含量。PlantCARE分析当SNP T/为T时,为bHLH类转录因子的核心结合元件E-box,该研究鉴定了与该E-box特异性结合的转录因子MdbHLH49,MdbHLH49同时能与MdMYB44互作增强其活性,负向调控果实苹果酸的积累。当SNP A/G位点为A时,为核心元件TATA-box,该TATA-box能增强MdMYB44的启动子活性。

该研究揭示了MdMYB44在苹果酸积累中的调控模式和作用机理,并验证了其启动子区变异位点SNP T/和SNP A/G对其启动子活性的影响,最后鉴定与SNP T对应元件特异性结合的转录因子。该研究对深入研究苹果果实苹果酸积累的分子调控网络,开发苹果酸含量高效的分子标记,加速苹果分子育种进程,保障苹果产业可持续发展具有重要意义。