中国科学院揭示光信号积累花青素的分子机制

2019 年11 月1 日，《Molecular Plant》在线发表了中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究员与北京市农林科学院李常保研究员合作的论文“A transcriptional network promotes anthocyanin biosynthesis in tomato flesh”揭示了番茄响应光信号积累花青素的分子机制并通过遗传操作创制出果肉富含花青素的紫色番茄。

在强光照射下，番茄材料Indigo Rose（InR）的果皮中可以积累花青素。他们从遗传分析入手，成功分离了InR 中控制花青素合成的基因Aft和atv。Aft编码一个正向调控花青素合成的R2R3-MYB 蛋白SlAN2-like。atv编码一个负向调控花青素合成的R3-MYB 蛋白SlMYBATV。在InR 中，光照通过SlHY5 激活SlAN2-like的表达，随后，SlAN2-like 通过激活SlAN1和SlMYBATV的表达进而诱导番茄果皮中花青素的合成。SlMYBATV 则通过与SlAN2-like 竞争性结合bHLH 转录因子SlAN1 的方式抑制果皮中花青素的合成。由此发现，SlAN2-like 在接受光信号并开启花青素合成通路的过程中起到至关重要的作用。在普通栽培番茄中，SlAN2-like基因由于剪切位点的突变而丧失功能，而且负向调控因子SlMYBATV 的功能正常，因而不具备激活花青素合成的能力。

该研究为创制果肉中富含花青素的番茄提供了重要的靶标基因。利用果实特异启动子过表达SlAN2-like，获得了果皮和果肉中均有丰富花青素积累的紫色番茄。该研究成果不仅加深了我们对花青素合成机制的理解，而且对作物花青素性状的改良提供了新的思路与技术途径。