中国热科院陈松笔团队揭示类黄酮积累延缓木薯块根采后腐烂的分子机制

近日，中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所陈松笔研究员团队Postharvest Biology and Technology在线发表了题为“Flavonoid accumulation modulates the responses of cassava tuberous roots to postharvest physiological deterioration”的研究论文。该研究系统阐述了类黄酮物质积累在抑制块根采后腐烂中的作用机制并发现MeCHS3及MeANR的表达与木薯耐采后腐烂密切相关，研究成果为木薯耐采后育种提供了理论依据和优异基因资源。

木薯块根保质期非常短，通常在采后1-3天就开始发生变质，这种特有的现象称为“采后生理腐烂（postharvest physiological deterioration，PPD） ”。据统计，每年因木薯PPD造成的直接经济损失超过2亿美元。木薯PPD已成为产业发展亟需解决的重要问题，解析木薯块根PPD产生的分子机理对选育耐PPD木薯品种具有重要意义。该研究通过转录组、广泛靶向代谢组、VIGS等技术发现类黄酮代谢通路中28个基因及51种代谢物在PPD过程中高度富集，包括MeCHS、MeFLS、木犀草素、山柰酚、表儿茶素、根皮素等，进一步定量分析发现17个基因在PPD过程中变化显著。基因沉默表明MeCHS3和MeANR可显著影响块根PPD耐受性，同时叶片中总黄酮和花青素含量也发生显著变化（图1）。

图1 MeCHS3和MeANR-VIGS沉默株系表型鉴定及PPD观察

通过关联分析发现bHLH转录因子与类黄酮代谢相关基因及代谢物存在显著相关性，基于此提出一个bHLH与类黄酮基因参与块根PPD调控的分子模型 （图2） 。综上，该研究成果为提高木薯块根耐PPD能力提供了新思路，同时为选育耐PPD木薯新品种提供理论支撑。

图2. 类黄酮积累延缓木薯块根PPD的分子调控模型

安飞飞副研究员为论文第一作者，唐燕琼教授、蔡杰副研究员和陈松笔研究员为共同通讯作者。该工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金项目、海南省自然科学基金项目等项目经费支持。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.postharvbio.2023.112254