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生命科学集团孟庆伟教授团队揭示番茄果实抗坏血酸和β-胡萝卜素积累的新机制

作者:庄焜扬记者:通讯员:摄影: 出处:生命科学集团发布时间:2023-03-15

近日,生命科学集团孟庆伟教授团队在《Plant Physiology》在线发表了题为“ETHYLENE-INSENSITIVE 3-LIKE 2 regulates β-carotene and ascorbic acid accumulation in tomatoes during ripening”的研究论文。陈崇博士、张萌博士、张明岳博士为该论文的第一作者,庄焜扬副教授和吕巍副教授为该论文的通讯作者。

番茄因其风味独特深受人们喜爱,而β-胡萝卜素和抗坏血酸(AsA)是番茄果实中两种重要的代谢物。因此,解析果实成熟中类胡萝卜素和抗坏血酸(AsA)合成的调控机理对于改善番茄果实品质十分重要。

ETHYLENE-INSENSITIVE 3/ETHYLENE-INSENSITIVE 3-LIKEs (EIN3/EILs)是果实成熟过程中乙烯响应的重要因子。该研究发现EIL2控制番茄(Solanum lycopersicum)的类胡萝卜素代谢和抗坏血酸(AsA)的生物合成。与野生型(WT)授粉45天后呈现的红色果实相比,CRISPR/Cas9 eil2突变体和SlEIL2 RNAi系(ERIs)的果实呈现黄色或橙色果实。对ERI和WT成熟果实转录组和代谢组数据的相关性分析表明,SlEIL2参与β-胡萝卜素和AsA的积累。

图1. EIL2 RNAi株系、突变体及野生型的果实表型及类胡萝卜素含量分析


乙烯响应因子(ERFs)是乙烯响应途径中EIN3下游的典型组分。通过对ERF家族成员的全面筛选,我们发现SlEIL2直接参与调控四种SlERFs的表达。其中两个ERF成员,SlERF.H30和SlERF.G6参与调控编码番茄红素-β-环化酶2 的基因SlLCYB2的表达,该酶介导了果实中番茄红素向β-胡萝卜素的转变。此外,抑制SlEIL2 能够直接促进 SlGPP3和SlMIOX1 基因的表达,通过L-半乳糖途径和肌醇途径影响果实中AsA的生物合成。抑制SlEIL2导致AsA增加1.62倍。

该研究解析了番茄果实中AsA和β-胡萝卜素生物合成途径的调控机制,对改善番茄的营养价值和贮存性具有重要意义。

图2. SlEIL2调节β-胡萝卜素和AsA合成的工作模式图


该研究得到了国家重点研发计划、中国博士后基金、国家自然科学基金、山东省自然科学基金的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1093/plphys/kiad151


编      辑:万    千 

审      核:贾    波 


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