近期,吴琦教授领衔的植物次生代谢调控团队在苦荞芦丁和花青素等黄酮代谢方面取得新进展。
催化芦丁水解生成苦味成分槲皮素的芦丁降解酶(RDE)是导致苦荞苦味增强的重要遗传因素。研究团队基于同工酶活性电泳和蛋白质谱特征肽段分析技术,获得一个隶属于β-糖苷水解酶家族,具有种子特异性高表达特性和高酶活性的苦荞关键芦丁降解酶基因FtRDE2,并确证了该基因的编码蛋具有调控黄酮代谢稳态的作用。以上研究成果以“Accumulation of the bitter substance quercetin mediated by the overexpression of a novel seed-specific gene FtRDE2 in Tartary buckwheat”为题,发表于经典植物学期刊Plant Physiology and Biochemistry。该研究论文以吴花拉讲师为通讯作者,赵海霞副教授与硕士生王利姣为共同第一作者。该研究得到了西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室开放课题项目(SKL-KF202201)和攀西特色作物研究与利用四川省重点实验室开放课题(SZKF202310)的支持。
图1苦荞FtRDE2的种子特异性表达及对黄酮代谢稳态的影响
全文链接:https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2024.108402
芦丁含量不仅是评价苦荞品质性状的关键指标,也是苦荞育种的重要目标。研究团队对当前国内外苦荞芦丁相关研究进行了全面系统的综述,并提出了增加苦荞种子芦丁的策略,为苦荞的品质育种提供了重要参考。综述以“Tartary buckwheat rutin: Accumulation, metabolic pathways, regulation mechanisms, and biofortification strategies”为题,发表于Plant Physiology and Biochemistry。吴琦教授为该论文的通讯作者,博士生王磊与赵佳利为共同第一作者。该论文得到了国家自然科学基金项目(31871699)的支持。
图2增加苦荞种子中芦丁含量的三种策略
全文链接:https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2024.108503。
研究团队前期鉴定到的一个具有负调控植物抗旱能力的转录因子FtMYB22。进一步研究发现,FtMYB22还能与FtTT8和FtTTG1通过蛋白互作,形成MBW三元复合物,进而负控植物花青素合成途径酶基因的转录,减少花青素的合成和积累。以上研究结果明确了FtMYB22作为一个同时负控抗逆性和黄酮代谢调控的双功能转录因子参与苦荞逆境胁迫应答的分子机制,并以“Transcription factors FtMYB22 negatively regulates anthocyaninsynthesis by forming an MBW ternary complex in Tartarybuckwheat”为题,发表于经典作物学期刊Crop Science。吴琦教授为该论文通讯作者,赵海霞副教授、硕士研究生刘李松和陈莹为论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金项目(31871699)的支持。
图3 FtMYB22负调控花青素合成的模型
全文链接:https://doi.org/10.1002/csc2.21188