山東省果樹研究所蘋果育種與栽培創(chuàng)新團隊揭示套袋蘋果光照誘導后黑暗著色的機制

蘋果，尤其是紅色品種，果皮色澤是決定其品質和商品價值的重要指標，而果皮色澤主要是由花青苷含量決定的，因此，蘋果果皮中花青苷的合成調控一直是國內(nèi)外研究重點和熱點。以往研究表明，光是影響花青苷合成的關鍵因子，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積累。然而，套袋蘋果果皮在光照誘導后可以在黑暗環(huán)境下著色，關于其調控機制尚未見報道。

近日，山東省果樹研究所蘋果育種與栽培創(chuàng)新團隊完成的題為Clarifying the mechanisms of the light-induced color formation of apple peel under dark conditions through metabolomic and transcriptomic analyses(代謝組和轉錄組聯(lián)合分析闡述蘋果果皮光照誘導后黑暗著色的機制)在Frontiers in Plant Science(IF=6.627/Q2)在線(Advance Access)發(fā)表。該研究首次報道了蘋果果皮光照誘導后的黑暗著色現(xiàn)象及潛在調控機制，豐富了蘋果花青苷合成機制，也為變革蘋果摘袋技術提供了新思路。該研究以套袋‘煙富3’蘋果為試材，設不同光照誘導及黑暗處理，表明套袋蘋果經(jīng)過一定的光照誘導后，在黑暗環(huán)境中可以合成花色苷，自然光照誘導3 d后黑暗處理7 d的果皮紅色顯著，等同于商品果。代謝組學分析共檢測出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果皮顏色形成的關鍵代謝物，進一步分析顯示，矢車菊素-3-O-半乳糖苷和矢車菊素-3-O-葡萄糖苷是形成蘋果果皮光照誘導后黑暗著色現(xiàn)象的關鍵代謝物。轉錄組學分析結果顯示，花青苷生物合成途徑是蘋果果皮光照誘導后黑暗著色的關鍵途徑，并篩選出13個光誘導后與著色相關的關鍵基因。該研究還發(fā)現(xiàn)MdUFGTs、MdMYBs 和MdNACs的高表達水平可能在黑暗條件下光誘導的花青素積累中起關鍵作用。該研究結果為黑暗條件下花青素合成的機制解析提供了新的見解。