华南农业大学和北京大学等单位在辣椒红素生物合成调控上取得新进展

2023年4月，华南农业大学园艺学院联合北京大学现代农业研究院等单位在辣椒红素生物合成的转录调控中取得新进展，相关成果以“An R-R-type MYB transcription factor promotes nonclimacteric pepper fruit carotenoid pigment biosynthesis”为主题发表在《Plant Journal》上。该研究鉴定到辣椒红素合成模块（MEdarkgreen），其包含编码辣椒红素合成酶基因（capsanthin-capsorubin synthase，CCS）及1个功能未知且和CCS表达高度相关的R-R型MYB转录因子DIVARICATA1。功能表征发现DIVARICATA1编码1个核定位的转录激活因子，沉默DIVARICATA1显著降低了辣椒红素合成相关基因PSY、PDS、β-CH1和CCS的转录，对应的辣椒红素含量也显著降低，且DIVARICATA1转录水平和辣椒红素含量显著正相关。研究还表明在ABA介导非呼吸跃变型辣椒果实成熟过程中，类胡萝卜素合成依赖于DIVARICATA1；类胡萝卜素上游合成基因PSY、PDS和成熟核心调控基因MADS-RIN转录模式在茄科果实成熟过程中相对保守；然而，类胡萝卜素下游合成基因β-CH、CCS和DIVARICATA1特异在辣椒果实中获得高水平转录，表明其功能茄科中出现了差异进化。进一步分析表明，辣椒中DIVARICATA1可以被MADS-RIN调控，表明MADS-RINDIVARICATA1模块参与辣椒果实成熟过程中类胡萝卜素的生物合成。该研究首次鉴定到了辣椒红素生物合成的关键调控基因，明确了ABA信号介导非呼吸跃变型辣椒果实类胡萝卜素生物合成的机制，并且发现了辣椒红素在茄科的生物合成差异调控的进化机制，为辣椒色泽遗传改良奠定了基础。