山東省果樹(shù)研究所蘋(píng)果育種與栽培創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)揭示套袋蘋(píng)果光照誘導(dǎo)后黑暗著色的機(jī)制

蘋(píng)果，尤其是紅色品種，果皮色澤是決定其品質(zhì)和商品價(jià)值的重要指標(biāo)，而果皮色澤主要是由花青苷含量決定的，因此，蘋(píng)果果皮中花青苷的合成調(diào)控一直是國(guó)內(nèi)外研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。以往研究表明，光是影響花青苷合成的關(guān)鍵因子，在擬南芥和許多其他植物中，花青苷只有在光照下合成，而在弱光和黑暗條件下不會(huì)積累。然而，套袋蘋(píng)果果皮在光照誘導(dǎo)后可以在黑暗環(huán)境下著色，關(guān)于其調(diào)控機(jī)制尚未見(jiàn)報(bào)道。

近日，山東省果樹(shù)研究所蘋(píng)果育種與栽培創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)完成的題為Clarifying the mechanisms of the light-induced color formation of apple peel under dark conditions through metabolomic and transcriptomic analyses(代謝組和轉(zhuǎn)錄組聯(lián)合分析闡述蘋(píng)果果皮光照誘導(dǎo)后黑暗著色的機(jī)制)在Frontiers in Plant Science(IF=6.627/Q2)在線(Advance Access)發(fā)表。該研究首次報(bào)道了蘋(píng)果果皮光照誘導(dǎo)后的黑暗著色現(xiàn)象及潛在調(diào)控機(jī)制，豐富了蘋(píng)果花青苷合成機(jī)制，也為變革蘋(píng)果摘袋技術(shù)提供了新思路。該研究以套袋‘煙富3’蘋(píng)果為試材，設(shè)不同光照誘導(dǎo)及黑暗處理，表明套袋蘋(píng)果經(jīng)過(guò)一定的光照誘導(dǎo)后，在黑暗環(huán)境中可以合成花色苷，自然光照誘導(dǎo)3 d后黑暗處理7 d的果皮紅色顯著，等同于商品果。代謝組學(xué)分析共檢測(cè)出620種代謝物，包括花青素、原花青素、氨基酸及衍生物、糖、核苷酸及衍生物、黃酮類、黃酮類、脂類等23大類。其中，差異比較分析結(jié)果顯示黃酮類生物合成途徑中的DAMs是在黑暗條件下參與光致蘋(píng)果皮顏色形成的關(guān)鍵代謝物，進(jìn)一步分析顯示，矢車(chē)菊素-3-O-半乳糖苷和矢車(chē)菊素-3-O-葡萄糖苷是形成蘋(píng)果果皮光照誘導(dǎo)后黑暗著色現(xiàn)象的關(guān)鍵代謝物。轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析結(jié)果顯示，花青苷生物合成途徑是蘋(píng)果果皮光照誘導(dǎo)后黑暗著色的關(guān)鍵途徑，并篩選出13個(gè)光誘導(dǎo)后與著色相關(guān)的關(guān)鍵基因。該研究還發(fā)現(xiàn)MdUFGTs、MdMYBs 和MdNACs的高表達(dá)水平可能在黑暗條件下光誘導(dǎo)的花青素積累中起關(guān)鍵作用。該研究結(jié)果為黑暗條件下花青素合成的機(jī)制解析提供了新的見(jiàn)解。