Plant Physiol | 青岛农业大学原永兵/贾东杰团队揭示苹果类胡萝卜素和ABA生物合成调控新机制

类胡萝卜素是一类重要的植物色素，具有重要的生物学功能，在植物生长发育中发挥重要作用。另外，类胡萝卜素是决定果实内在营养品质的重要指标，也是影响外观品质和观赏价值的重要因素。苹果（Malus domestica Borkh.）果实营养丰富，经济价值高，是世界上主要栽培果树之一。‘红将军’(Beni Shogun) 和‘烟富3’(Yanfu3) 均是红富士苹果的芽变，成熟期‘红将军’果肉呈橙黄色，‘烟富3’果肉呈浅黄色，并且‘红将军’果肉中类胡萝卜素含量显著高于‘烟富3’。然而，苹果果实依赖于类胡萝卜素介导的果实颜色的分子调控机制尚不清楚。

近日，青岛农业大学园艺学院原永兵/贾东杰教授团队在Plant Physiology上在线发表了题为“Abscisic acid activates transcription factor module MdABI5–MdMYBS1 during carotenoid-derived apple fruit coloration”的研究论文。该研究揭示了转录调控模块MdABI5-MdMYBS1响应ABA并调控苹果类胡萝卜素和ABA生物合成的分子机制。

该研究利用RNA-seq鉴定了一种新的R1-type MYB转录激活因子MdMYBS1，它在苹果果实中的转录水平与果实中的类胡萝卜素和ABA含量显著关联。基因功能验证表明MdMYBS1正向调控类胡萝卜素和ABA的积累。MdMYBS1通过增强类胡萝卜素代谢功能基因MdPSY2-1和MdLCYb的启动子活性，促进果实类胡萝卜素的积累；MdMYBS1通过增强ABA生物合成基因MdNCED1的启动子活性，促进果实内源ABA的合成。

进一步研究发现，MdMYBS1启动子区含有ABA响应元件ABRE-motif，并鉴定了能结合ABRE-motif的MdABI5转录因子，MdABI5通过增强MdMYBS1的启动子活性，促进类胡萝卜素和ABA的积累。通过功能互补验证，在过表达MdMYBS1的苹果愈伤组织中干扰MdABI5和在过表达MdABI5的苹果愈伤组织中干扰MdMYBS1，结果表明MdABI5为MdMYBS1的上游调控子。此外，外源ABA处理能增强果实中MdABI5和MdMYBS1的转录水平。

综上，该研究揭示了转录调控模块MdABI5-MdMYBS1在类胡萝卜素介导的果实着色和ABA生物合成的调控模式和作用机理。该研究为构建苹果果实类胡萝卜素和ABA生物合成的分子调控网络、改良果实着色和品质等具有重要意义。

青岛农业大学园艺学院原永兵/贾东杰教授团队长期致力于苹果果实品质形成和调控机制研究。贾东杰教授为论文第一作者，原永兵教授为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东省农业良种工程等项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae188