华中农业大学徐强课题组在马家柚组织特异性积累花青苷和柠檬酸取得新认识

柚是柑橘基本种之一，根据《尚书·禹贡》篇记载，柚在中国已有4000多年的栽培历史。本文对我国一个优良地方品种马家柚（原产于江西省上饶市广丰区，中国国家地理标志产品）的品质调控机理进行了解析。在产区主要存在两种类型的马家柚，一种果皮积累花青苷同时果肉柠檬酸含量高（下文称为HCA），另一种果皮不积累花青苷同时果肉柠檬酸含量低（下文称为LCA）（图1）。酸和花青苷的偶联性，在柑橘和苹果等少数园艺作物中已有报道，但是具体机制仍不清楚。

近日，Horticulture Research上线了（Advance Access）华中农业大学园艺林学学院徐强课题组题为The high-quality genome of pummelo provides insights into the tissue-specific regulation of citric acid and anthocyanin during domestication 的研究论文。

本研究采用Nanopore和Hi-C结合的方式，组装了高质量马家柚基因组。通过比较转录组分析，发现CgAN1（bHLH）在积累花青苷的果皮和富含柠檬酸的果肉中表达水平都明显高于对照。同时，CgRuby1（MYB）在积累花青苷的果皮中表达水平显著高于不积累花青苷的果皮，CgPH4（MYB）在高柠檬酸果肉中的表达水平显著高于低柠檬酸果肉中的表达水平。

通过瞬时转化烟草叶片实验，证明CgPH4可以促进酸化，CgRuby1可以促进花青苷积累。重要的是，CgAN1可以同时促进花青苷和酸的积累。为了解释CgAN1表达差异的原因，对HCA和LCA的果皮和果肉中CgAN1启动子甲基化水平进行了检测，发现CgAN1启动子在HCA果肉中的甲基化明显低于在LCA果肉中的甲基化水平。为了证明果肉中CgAN1表达差异的原因是启动子甲基化差异导致的，对LCA果肉用甲基化抑制剂5-氮胞苷(下文称为5-Aza)进行注射处理。处理后检测处理组和用水作为对照的果肉中柠檬酸含量，CgAN1的表达水平以及CgAN1启动子甲基化水平的变化情况。结果表明，5-Aza处理后的果肉相比于对照，CgAN1启动子甲基化水平下降，CgAN1表达量上升，并且柠檬酸含量上升（图2）。综上所述，本研究提供了一个高质量柚基因组，并且证明果肉CgAN1启动子甲基化水平的降低可以提高柠檬酸的含量。为柚果实风味精准改良提供了基础。

华中农业大学园艺林学学院徐强教授为该论文的通讯作者，博士生路志浩为该论文的第一作者。博士后黄跃负责了马家柚基因组的组装工作，江西省上饶市广丰区振兴马家柚科技研究中心负责人吴方方、江西农业大学刘勇教授课题组参与了样品的收集工作。该研究得到国家自然科学基金（31925034和31872052）和湖北省自然科学基金（2021CFA017）项目的资助。

文章链接：

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhac175

转自：“园艺研究”微信公众号

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