陕西
糖酸含量作为果实品质的核心指标，不仅直接影响果实的风味品质，还是果实其它品质物质的合成前体。果实甜度主要受可溶性糖和有机酸含量及其比值决定，是消费者消费偏好的重要驱动因素，因此解析调控果实中糖酸积累的机制，对于培育多样化品种具有重要意义。目前研究人员已基本探明影响苹果（Malus domestica）果实糖酸含量的关键代谢酶和转运蛋白，但调控其表达的分子途径及网络报道较少，因此基于全基因组挖掘调控糖酸积累的核心转录因子，解析其调控机制，对将来通过分子辅助育种具有重要意义。
近日，西北农林科技大学李明军教授和西北大学付爱根教授团队合作在Plant Physiology在线发表了题为“Transcriptional Landscape and Dynamics Involved in Sugar and Acid Accumulation During Apple Fruit Development”的研究论文，该研究利用ATAC-seq技术结合RNA-seq对苹果主栽品种‘富士’不同发育时期果实进行了全基因组转录水平及染色质可及性变化分析，结合可溶性糖/有机酸含量变化，筛选获得了一批潜在的与糖酸代谢/转运密切相关的核心基因及其上游转录因子，并构建了转录因子协同调控网络。
该研究首先对‘富士’苹果成熟叶片及8个果实发育时期样品进行RNA-seq，并对221个糖酸积累相关基因，主要包括蔗糖-蔗糖循环（Suc-Suc）、质体淀粉代谢、三羧酸循环关键基因及各类转运蛋白基因的转录水平进行分析，筛选差异表达基因并利用加权基因共表达网络分析方法（WGCNA）鉴定与糖酸积累密切相关的基因。其次对幼果期、膨大期、成熟期3个果实发育关键时期及成熟叶片样品进行ATAC-seq，获取富集峰（Peak），鉴定富集Peak区域高置信度motif序列并推测结合在此区域的转录因子。进一步结合转录组数据进行关联分析，在差异开放区域和差异表达基因启动子区扫描获得平均686,649对潜在的转录因子-靶基因调控关系。最终鉴定参与糖酸积累相关基因的上游转录因子，构建调控网络，筛选获得潜在的核心调控因子。利用荧光素酶报告实验及VIGS介导的基因沉默技术对5个果实特异富集的Dof转录因子的功能进行了初步验证，结果显示这些转录因子可能通过调控候选糖/酸积累相关靶基因的表达影响着果实糖/酸含量。
图1 苹果果实发育特性
该研究在全基因组层面分析了苹果果实发育时期的糖酸调控网络，挖掘了与糖酸积累密切相关的潜在核心转录因子，提供的数据为系统性认识果实糖酸形成与调控机制、进一步推进果实风味品质的遗传改良及培育多样化品种提供了新的科学依据。
图2 ATAC-seq与RNA-seq联合分析
西北农林科技大学李明军教授、西北大学付爱根教授为共同通讯作者，西北农林科技大学已毕业博士生李白云（现为西北大学师资博士后）和博士后祝令成为该论文的共同第一作者，马锋旺教授、马百全副教授等也参与了论文研究。园艺科学研究中心张静、赵静、陈蕊红和袁阳阳等老师对本研究提供了技术支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiae273
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