山东省农业科学院果树所干果创新团队在冬枣木质素合成方面取得重要研究进展

枣（ZiziphusjujubaMill.），鼠李科（Rhamnaceae）枣属植物，是原产于中国的特色药食同源果品。因其具有良好的营养保健功效和深厚中国文化内涵的中国红，深受人们喜爱。枣果皮着色后细胞壁木质化，大量色素物质沉积且难以提取。枣课题组前期研究发现类黄酮类色素是枣皮色素的主要组分之一（文章前期已发表于FoodChemistry，农林科学一区TOP），而木质素与类黄酮类物质的合成均始于苯丙氨酸途径，二者之间既相互联系又相互竞争。因而，研究枣皮着色过程中木质素生物合成调控有利于枣红色素的深入研究，目前尚无相关报道。在这种背景下，山东省农业科学院果树所干果创新团队启动了枣果皮木质化及木质素合成机制研究。近日，HorticultureResearch（农林科学一区TOP）在线发表了该团队题为Theregulationofcellwalllignificationandligninbiosynthesisduringpigmentationofwinterjujube的研究论文。本研究通过石蜡和冷冻切片发现冬枣果皮着色过程，木质素含量增加，大量色素沉积在细胞壁中。转录组和代谢组联合分析表明冬枣木质素主要为G-S木质素，初步鉴定到F5H（LOC107424406）和CCR（LOC107420974）为G-S木质素生物合成的关键基因。MYB和NAC家族进化树分析筛选到17个MYB和6个NAC转录因子可能参与木质素合成调控，RNAseq和qRT-PCR表明仅3个MYB和2个NAC被当作候选转录因子。对上述候选因子进一步通过拟南芥异源表达和冬枣果皮瞬时注射，结合拟南芥茎段和冬枣果皮木质素-番红固绿染色，我们鉴定到一个MYB激活子（LOC107425254）和一个MYB抑制子（LOC107415078）通过调控F5H和CCR参与木质素生物合成，鉴定到一个NAC转录因子（LOC107435239）仅能促进F5H表达，从而正调控木质素积累。本项研究揭示了冬枣果皮着色过程中控制木质素生物合成的代谢途径和关键基因，为进一步研究木质素调控提供了分子基础。我院果树所张琼副研究员为该论文的第一作者，许海峰助理研究员和陈新副研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划（2019YFD1001605）、山东省农业科学院科技创新工程-高层次人才引进与培养科研启动费（11200214442049）、山东省农业科学院科技创新工程（CXGC2017D01,CXGC2018E22）、山东省重点研发计划（2016GNC113015,2019GNC106061）和山东省自然科学基金（ZR2020QC141）等经费支持。