比较转录组分析揭示甜瓜果实中类胡萝卜素的产生以及质体的发育

类胡萝卜素是植物必不可少的物质，同时也是人类日常餐饮中非常重要的组成。质体是植物细胞中类胡萝卜素生物合成和存储的细胞器。因此，解析类胡萝卜素在质体中的代谢与积累以及质体的发育有利于多方面调控类胡萝卜素的生物合成，辅助开发富含营养的食用作物。

2021年5月，Horticulture Research 在线发表了美国康奈尔大学农业部研究服务局 (USDA-ARS) Li Li团队和以色列农业技术研究组织Newe Ya’ar研究中心(Newe Ya’ar Research Center) Yaakov Tadmor团队题为Comparative transcriptome analyses shed light on carotenoid production and plastid development in melon fruit 的研究论文，丰富了人们对甜瓜果实中类胡萝卜素的产生和质体发育的认识。

研究显示，Orange（CmOr）基因可以通过转录后修饰的方式来增强甜瓜果实中β-胡萝卜素的积累。类胡萝卜素异构酶（CRTISO）可以将黄色的番茄红素异构化为红色的番茄红素，为进一步β-胡萝卜的代谢提供前体。

该研究利用转录组技术比较分析了橙色甜瓜以及EMS诱导获得的突变系low-β（Cmor）和yofi（Cmcrtiso）的果实中差异基因的表达。突变系low-β 中Cmor 基因的突变引起了成熟果实中的较多个差异基因的表达。相反，突变系yofi中Cmcrtiso 基因的突变仅仅影响发育早期的果实中差异基因的表达。这表明，类胡萝卜素代谢通量和质体转化可以显著影响甜瓜果实中转录组的变化，而成熟果实中类胡萝卜素的组分对其影响较小。

进一步对差异表达的基因进行功能聚类分析，结果显示，果实中类胡萝卜素代谢通量与叶绿体中光合作用的维持之间有十分紧密的联系。该研究还发现，大量定位在类囊体的与光合作用相关的基因在突变系low-β中都有明显的差异表达。此外，CmOR家族蛋白（CmOR和CmOR-Like）可以与捕光色素叶绿素a/b结合蛋白（LHCB）发生相互作用，这暗示了CmOR可能在甜瓜果实的叶绿体中的新作用。

文章链接：

https://doi.org/10.1038/s41438-021-00547-6

转自：“园艺研究”微信公众号

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