近日，園藝學(xué)院辣椒研究團(tuán)隊(duì)朱張生副教授等人指導(dǎo)本科生在SCI學(xué)術(shù)期刊International Journal of Biological Macromolecules（中科院二區(qū)Top期刊，影響因子7.7）在線發(fā)表了A comprehensive analysis of the O-methyltransferase gene family in the chili pepper (Capsicum annuum) identifies COMT36 involved in capsaicinoids biosynthesis學(xué)術(shù)論文，揭示COMT36基因編碼甲基轉(zhuǎn)移酶參與辣椒素合成。

　　甲基轉(zhuǎn)移酶（O-methyltransferases, OMTs）作為次生代謝產(chǎn)物甲基化修飾的核心催化酶類，在植物代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)中具有重要作用。辣椒素是辣椒中的特征代謝產(chǎn)物，賦予果實(shí)獨(dú)特的辛辣風(fēng)味，具有極廣泛的用途。研究表明，阿魏酸作為辣椒素類物質(zhì)生物合成的核心前體，其合成依賴于苯丙烷代謝途徑中咖啡酸O-甲基轉(zhuǎn)移酶（COMT）的催化活性。前人研究已從中國辣椒（Capsicum chinense）中克隆獲得該基因（登錄號AF081214.1），但遺傳學(xué)分析表明其功能缺失并未影響辣椒素類物質(zhì)的生物合成，暗示該代謝通路中可能存在尚未鑒定的關(guān)鍵OMT基因。

　　本研究通過全基因組分析鑒定到58個(gè)OMT基因，其染色體分布不均勻且頻繁的串聯(lián)重復(fù)事件驅(qū)動了基因家族擴(kuò)張。系統(tǒng)發(fā)育與保守基序分析將其劃分為咖啡酰輔酶A O-甲基轉(zhuǎn)移酶（CCoAOMT）和咖啡酸O-甲基轉(zhuǎn)移酶（COMT）兩個(gè)亞家族。組織差異表達(dá)模式及啟動子順式作用元件變異分析揭示該基因家族其功能發(fā)生分化。值得注意的是，本研究發(fā)現(xiàn)此前功能未知的COMT36可能是編碼辣椒素生物合成通路甲基轉(zhuǎn)移酶的關(guān)鍵基因，基于時(shí)空特異性及不同基因型表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)COMT36表達(dá)模式和辣椒素積累特征的高度一致，系列實(shí)驗(yàn)證實(shí)CaCOMT36參與辣椒素類物質(zhì)的生物合成。上述研究完善了辣椒素生物合成通路，為辣椒風(fēng)味遺傳改良提供了相關(guān)基因資源。

辣椒素生物合成通路

　　華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院本科生李尚霖為第一作者，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)朱張生副教授和陳長明教授及西藏大學(xué)馬紅梅副教授為共同通訊作者。該研究受到國家自然科學(xué)基金、廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。

來源/園藝學(xué)院