Cell Reports | 浙江大学汪俏梅课题组揭示SlWRKY14整合类胡萝卜素和类黄酮途径调控番茄果色和品质的新机制

番茄（Solanum lycopersicum）不仅是国际上最重要的蔬菜作物之一，也是呼吸跃变型作物果实成熟和品质形成的经典模式体系。类胡萝卜素和类黄酮是决定番茄果实着色和营养品质的关键次生代谢物质，其生物合成的动态平衡直接影响番茄的外观品质、营养品质和商品价值。目前，番茄果实中类胡萝卜素和类黄酮的生物合成途径及其结构基因已被系统地解析，但整合这两种代谢通路的调控因子及其作用机制尚待阐明。

近日，浙江大学农业与生物技术学院汪俏梅教授课题组在Cell Reports上在线发表了题为

SlWRKY14 integrates carotenoid and flavonoid biosynthetic pathways to regulate coloration and quality of tomato fruits

该研究发现，SlWRKY14 是一个番茄果实成熟过程中参与调控果色的转录因子，当它被敲除时，番茄果实中的番茄红素含量显著增加，果肉颜色更红；而当它过表达时，则会促进类黄酮的大量积累，使果实呈现橙色（图1）。有趣的是，SlWRKY14对果色的调控并不影响果实的成熟进程和产量性状。

图1 SlWRKY14参与调控番茄果色

进一步研究表明，SlWRKY14 对决定果色的两条代谢通路存在差异化调控机制。在调控类胡萝卜素合成方面，SlWRKY14能够直接抑制上游关键基因 SlDXS1 和限速酶基因 SlPSY1 的转录，从而抑制类胡萝卜素的合成；而在调控类黄酮合成方面，SlWRKY14 则通过结合关键基因 SlPALA 启动子上的W-box 元件，促进其转录活性，进而增强类黄酮的积累（图2）。

图2 SlWRKY14 差异调控类胡萝卜素和类黄酮生物合成

综上所述，该研究揭示了SlWRKY14在番茄果色和品质形成中的关键作用。转录因子SlWRKY14通过差异调控策略，在类黄酮与类胡萝卜素生物合成通路中分别发挥激活与抑制功能，一方面，SlWRKY14直接结合类黄酮合成基因SlPALA启动子并激活其表达，促进类黄酮的积累；另一方面，SlWRKY14还能招募组蛋白去乙酰化酶 SlHDA1，去除组蛋白在H3K9 和 H3K27位置上的乙酰基，以降低组蛋白乙酰化水平并增加染色质的紧缩状态，从而抑制类胡萝卜素生物合成基因SlDXS1和SlPSY1的表达和类胡萝卜素的积累（图3）。以上结果可为番茄果色和营养品质的精准调控提供新的策略和靶标，并为通过预见性代谢工程和分子设计育种等手段培育兼具高营养价值和优异农艺性状的番茄新品种提供理论依据和技术支撑。

图3 SlWRKY14调控番茄果色和品质形成的分子机制

浙江大学汪俏梅教授课题组一直致力于蔬菜中重要次生代谢物质的代谢网络解析与品质调控研究，近年来在番茄类胡萝卜素和类黄酮等重要营养品质的代谢网络与分子调控机制解析上取得重要进展（Jian et al., Plant coms., 2025; Li et al., Plant coms., 2025; Meng et al., JIPB, 2023; Meng et al., Trends Food Sci. Tech., 2022）。

浙江大学农业与生物技术学院蔬菜所李园园博士为论文第一作者，汪俏梅教授和刘丽红副研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金重点项目等课题的资助。

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.116369