在琳琅满目的水果市场上,一颗颗红宝石般的软枣猕猴桃总能吸引消费者的目光。这种比传统猕猴桃更小巧、表皮光滑的"迷你奇异果",近年来因其独特的红色果实逐渐成为市场新宠。
近日,中国农业科学院郑州果树研究所猕猴桃资源与育种团队在《Molecular Horticulture》(分子园艺)上发表论文,绘制了首个全红型四倍体软枣猕猴桃参考基因组近完成图,并鉴定了AaBEE1-AaLDOX色泽调控模块,揭开了软枣猕猴桃果实红色之谜,为猕猴桃色泽改良奠定基础。
研究团队选用了名为“天源红”的优质品种作为研究对象。与普通猕猴桃不同,这种四倍体软枣猕猴桃每个细胞含有四套染色体(人类是二倍体),基因组的复杂程度堪比迷宫。研究团队采用PacBio HiFi和Hi-C两种尖端测序技术,最终将原本杂乱无章的基因碎片拼接成完整的生命蓝图。
通过对比不同品种的基因组,研究人员发现,在漫长的进化过程中,软枣猕猴桃特有的基因家族经历了独特的“瘦身”与“扩张”,这些基因变化最终调配出了标志性的红色果实。在破解基因组密码后,科学家们锁定了两个关键基因——AaBEE1和AaLDOX,它们共同组成了一个精妙的“调色开关系统”。
AaBEE1被证实是花色苷合成的“负向调节器”:在模式植物中过表达该基因,可使本来积累色素的拟南芥、番茄褪色、烟草红色花瓣变白。通过DNA亲和纯化测序等技术,研究人员发现AaBEE1蛋白能特异性结合AaLDOX基因启动子区的G-box元件,从而抑制这个关键合成酶的表达。
而决定果实是否显红的关键,在于AaLDOX启动子区29个碱基对的插入缺失变异。在绿色果实中,这段DNA序列的缺失使AaLDOX启动子活性降低,加之AaBEE1对AaLDOX启动子活性的抑制,双重压制花色苷合成;而在红色品种中,无此双重压制效应。这种精细的调控关系解释了同一物种内果肉颜色的显著差异。
该研究的突破性发现为分子育种提供了明确靶点。传统育种中,颜色筛选需等待果实成熟,周期长达5-8年。现在通过分子检测和基因编辑创制,将使育种效率提升70%以上。(光明网记者宋雅娟)
来源: 光明网
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