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我们都爱吃的柑橘,还能更好吃!华中农大发现黄酮类化合物合成途径

olivia chan

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破译植物次生代谢的遗传基础将为遗传改良提供有益的启示,并加强我们对植物生物过程的基本认识。柑橘类植物是世界上最重要的水果作物之一。2018年全球柑橘产量为1.524亿公吨,在所有水果作物中排名第一。柑橘类水果和果汁为我们提供了丰富的天然产品,含有大量的维生素C、类胡萝卜素和类黄酮,从而赋予了显著的营养和药理效益。尽管柑橘植物是全球最重要的水果作物之一,但我们对其次级代谢的遗传基础仍然了解甚少。

柑橘类植物是黄酮类化合物最重要的膳食来源之一。黄酮类化合物在柑橘植物中表现出组织和物种的特异性。丰富的柑橘资源为分析黄酮类化合物的自然变异提供了有利的机会。开展对柑橘品种中特定黄酮类化合物的研究,有助于筛选出优秀的柑橘种质,培育出具有这些目标化合物最佳水平的柑橘植物。然而,至今对柑橘植物中类黄酮多样性和潜在遗传机制的全局性观点和系统性认识仍有许多不足。

近日,来自华中农业大学园艺与林业科学学院园艺植物生物学重点实验室研究人员针对柑橘里的黄酮类化合物的代谢进行了研究。

研究团队使用高密度连锁图谱来解析F1拟测交柑橘群体的不同组织(幼叶、老叶、成熟果皮和成熟果肉)中的大规模黄酮类化合物代谢性状。

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(柑橘的幼叶、老叶、成熟果皮和成熟果肉,左为C. reticulata,右为P. trifoliata,图片摘自论文)

研究人员在该种群中检测到80种黄酮类化合物,并在这4种组织中鉴定出57种黄酮类化合物的138个数量型基因座(QTL)。基于转录谱和功能注释,确定了21个候选基因,并对其中一个编码黄酮3-羟化酶(F3H)的基因CitF3H进行了功能验证,其启动子和编码区的遗传变异,导致二氢山萘酚含量发生变化。

该研究获得的多种柑橘种质的丰富数据资源,为完整描述柑橘黄酮类生物合成途径奠定了基础,从而将促进代谢产物在柑橘品质改良中的高效利用。

本研究验证了基因CitF3H负责二氢山萘酚的生物合成作用。该基因的自然发生的等位变异在柑橘植物中的酶活性和转录水平上发挥了作用。综上所述,该研究结果为阐明柑橘类黄酮途径奠定了基础,并为支持柑橘品质改良和有益天然产物生物合成的育种和工程工作提供了有用的资源。

该研究成果以论文形式在线发布于Nature期刊上,题为“Multiomics-based dissection of citrus flavonoid metabolism using a Citrus reticulata × Poncirus trifoliata population”。

论文链接:

https://doi.org/10.1038/s41438-021-00472-8


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