西北农林科技大学园艺学院果树逆境生物学团队揭示苹果果实中苹果酸积累的调控新机制

(资料图)

近日，西北农林科技大学园艺学院果树逆境生物学团队在 The Plant Journal 上发表了题为“Transcriptional repression of MdMa1 by MdMYB21 in Ma Locus decreases malic acid content in apple fruit”的研究论文，该研究揭示了苹果中苹果酸积累的调控机制，并开发分子标记为果实品质遗传与改良提供新见解与理论基础。

有机酸作为果实风味品质重要的影响因子之一，与可溶性糖含量的配比关系协同决定成熟果实的风味与口感。而果实酸度是由多基因控制的数量性状，遗传机制比较复杂。位于16号染色体的Ma位点被认为是决定苹果果实酸度的主要QTL位点，因此筛选Ma区间内酸度性状候选基因并进行功能验证对于改善果实品质具有重要意义。本研究利用区间关联分析方法，在Ma位点内鉴定到两个酸度性状候选基因。除MdMa1外，还存在一个R2R3-MYB转录因子，将其命名为MdMYB21，该基因能够解释苹果酸含量表型变异的~7.48%。在苹果愈伤组织、‘蜜脆’果实及番茄中对MdMYB21的酸度功能进行验证，结果表明MdMYB21能够负调控苹果酸的积累。通过Y1H、LUC、GUS、CHIP-qPCR实验发现，MdMYB21可直接与MdMa1的启动子结合，进而抑制苹果中苹果酸的积累。此外，对MdMYB21启动子序列分析发现在ATG上游17 bp处存在一个SSR位点（CT）n。该SSR位点在‘秦冠’和‘蜜脆’中存在2-bp序列变异，不同基因型的启动子活性不同，影响MdMYB21及MdMa1的转录水平，进而导致在‘秦冠’ⅹ‘蜜脆’杂交F1代中苹果酸含量存在显著差异。

该研究成功将QTL作图与关联分析应用在苹果果实酸度关键基因的筛选中，为果树复杂数量性状候选基因的挖掘提供了新的研究方法和思路，同时在Ma区间内挖掘出新的酸度调控基因，丰富了苹果果实酸度调控的理论研究。

园艺学院在读硕士研究生彭云静为论文第一作者，马百全副教授与李明军教授为论文通讯作者，马锋旺教授参与了该研究工作。感谢园艺学院园艺科学研究中心张静老师、赵静老师和曹文静老师对本研究的技术支持，感谢中国科学院武汉植物园韩月彭研究员在关联分析中的帮助和支持。该论文得到了国家自然科学基金、陕西省科技重大专项、高校基本科研业务费等项目支持。

论文链接： https://doi.org/10.1111/tpj.16314