近日，園藝學(xué)院余義勛教授課題組在國(guó)際著名期刊Horticulture Research（中科院一區(qū)Top）上在線(xiàn)發(fā)表了題為“Co-silencing of PhENO1 and PhPPT alters anthocyanin production by reducing phosphoenolpyruvate supply in petunia flower”的研究論文。

花青素是植物界中重要的天然色素，不僅使得花朵擁有了絢麗多彩的色澤，也加強(qiáng)了植物抵抗逆境的能力。質(zhì)體中磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）是花青素合成的關(guān)鍵前體物質(zhì)，為其合成提供分子骨架。植物細(xì)胞質(zhì)體中PEP可能有三種來(lái)源途徑：PPT蛋白介導(dǎo)的細(xì)胞質(zhì)輸入途徑、質(zhì)體內(nèi)ENO酶或PPDK酶催化合成途徑，但具體哪條路徑主導(dǎo)花青素合成尚不可知。

該研究發(fā)現(xiàn)，單獨(dú)沉默PhENO1、PhPPT或PhPPDK或者是共同沉默PhENO1和PhPPDK或PhPPT和PPDK均未引起矮牽牛的表型發(fā)生變化。僅當(dāng)PhENO1與PhPPT共同沉默時(shí)，矮牽牛花色顯著變淺，花青素含量顯著下降，PEP水平顯著下降了52%，莽草酸、類(lèi)黃酮、芳香族氨基酸等代謝物同步下降，但花青素合成相關(guān)的關(guān)鍵基因表達(dá)量未受影響。研究還發(fā)現(xiàn)三重沉默PhENO1/PhPPT/PhPPDK的植株表型與共同沉默PhENO1和PhPPT表型一致。另基于熒光蛋白標(biāo)記實(shí)驗(yàn)顯示PhENO1與PhPPT蛋白分別定位于質(zhì)體基質(zhì)和膜系統(tǒng)，從而最終確定質(zhì)體中PEP主要來(lái)源于質(zhì)體內(nèi)部ENO1催化生成和PPT介導(dǎo)的跨膜運(yùn)輸，而并非是PhPPDK催化生成。該研究結(jié)果為花色分子育種提供了新路徑。

園藝學(xué)院博士研究生李欣（已畢業(yè)）和曹嘉浩為該文的共同第一作者，余義勛教授和劉娟旭副教授為該文的通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金的資助。

文圖/園藝學(xué)院