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揭示 RAP 基因在草莓果实着色中的作用
日期:2020-01-13 作者:未知 来源: Plant Biotechnology Journal 点击:
     草莓作为一种重要的水果,具有诱人的外观、出色的口感和丰富的营养,受到全世界人们的喜爱。现有草莓品种大部分为红果,少数白果品种受到人们的青睐,如‘小白’和‘白雪公主’等,因此果实颜色育种成为草莓的育种目标之一。
    近日,华中农业大学康春颖教授课题组在植物学权威期刊 Plant Biotechnology Journal 在线发表了题为 Genetic modulation of RAP alters fruit coloration in both wild and cultivated strawberry 的研究论文,揭示了 RAP 基因在草莓果实着色中的应用前景。
    花青素是草莓果实的主要呈色色素。该课题组前期通过 EMS 诱变二倍体森林草莓(Fragaria vesca)白果品种‘Yellow Wonder’,获得了一个 rap 突变体;
    进一步研究表明,草莓中的 RAP 基因编码一个谷胱甘肽 S-转移酶(GST),负责
将花青素从细胞质中转运到液泡中储存,是导致果实和叶柄着色的关键转运蛋白。
    在此研究中,作者将 RAP-ox 稳定转化至 rap 突变体,其果实在花期和果实早期即能积累大量花青素,原花青素含量也显著升高,这与野生型红果草莓在转色期才着色截然不同。进一步分析发现,花青素途径基因在 RAP-ox 中并未上调表达,因此这种转变可能发生在蛋白水平或代谢水平;另外,成熟果实的花青素化合物组成也不同于野生型。该研究首次揭示了加强花青素运输能力能够激活和促进花青素积累。
    CRISPR/Cas9 介导的基因编辑技术在作物遗传改良中具有广泛的应用前景,其应用对改良八倍体栽培草莓(Fragaria×ananassa)来说意义尤为重大。在此研究中,作者采用 CRISPR / Cas9 技术在栽培草莓‘宁玉’(江苏省农科院赵密珍研究员育成品种)中敲除 RAP 基因,在 T0 代即获得了多个成功敲除 RAP 的株系,其果实颜色由红转白,花青素含量急剧减少;在 T1 代,该表型可以稳定遗传,转基因可以被分离。这些结果不仅说明 RAP 基因可用于白果草莓育种,而且表明基因编辑技术能够用于栽培草莓的遗传改良。
    该研究的第一作者为博士研究生高绮,康春颖教授为通讯作者;此外,骆慧枫(杭州市农业科学研究院)、李永平博士和刘重持教授(美国马里兰大学)也参与了该研究。相关工作得到国家重点研发计划,国家自然科学基金和中央高校基本科研基金的支持。
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