4月9日，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院傘形科蔬菜團(tuán)隊徐志勝、熊愛生在國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊The Plant Cell在線發(fā)表了題為“The Y locus encodes a REPRESSOR OF PHOTOSYNTHETIC GENES protein that represses carotenoid biosynthesis via interaction with APRR2 in carrot” 的研究論文。該研究揭示了胡蘿卜中RPGE1基因突變促使類胡蘿卜素積累的分子機(jī)制。

 

　　類胡蘿卜素對動植物和人類都具有重要的作用?，F(xiàn)代栽培胡蘿卜（Daucus carotasubsp. sativusL.）因含有豐富的類胡蘿卜素而聞名。然而其野生祖先—野胡蘿卜（D.carotasubsp. carota）的根部類胡蘿卜素含量極低，因此呈現(xiàn)白色。據(jù)文獻(xiàn)記載，人類最初馴化的胡蘿卜因積累較多類胡蘿卜素而呈黃色，隨后才逐漸從黃色胡蘿卜中選育出如今廣泛種植的橙色品種。先前的研究通過QTL定位發(fā)現(xiàn)，5號染色體上Y位點內(nèi)的一個基因突變可能是導(dǎo)致胡蘿卜由白變黃的關(guān)鍵因素，而DCAR_032551被認(rèn)定為候選基因。

 

　　本研究發(fā)現(xiàn)DCAR_032551編碼一個RPGE （REPRESSOR OF PHOTOSYNTHETIC GENES） 蛋白，將其命名為DcRPGE1。RPGEs是一類在高等植物中廣泛存在且序列高度保守的小蛋白。以往研究報道發(fā)現(xiàn)RPGEs能夠抑制葉綠素合成。而本研究發(fā)現(xiàn)野胡蘿卜的DcRPGE1 （DcRPGE1W）是類胡蘿卜素合成的抑制因子。DcRPGE1W能與轉(zhuǎn)錄因子DcAPRR2 發(fā)生相互作用。APRR2在許多植物中是類胡蘿卜素和葉綠素合成的正調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子。在野胡蘿卜中，DcRPGE1W抑制了DcAPRR2介導(dǎo)的類胡蘿卜素合成關(guān)鍵基因DcPSY1、DcPSY2和DcLCYE的表達(dá)，從而抑制類胡蘿卜素的合成。而黃色和橙色胡蘿卜中DcRPGE1（DcRPGE1M）編碼區(qū)存在突變，導(dǎo)致其只能編碼短截的蛋白，這些蛋白無法與DcAPRR2相互作用，從而無法抑制類胡蘿卜素的生物合成。這些發(fā)現(xiàn)為類胡蘿卜素生物合成的轉(zhuǎn)錄調(diào)控提供了新見解，并為利用基因編輯增強(qiáng)作物中類胡蘿卜素積累提供了新的潛在靶位點。

 

　　論文第一署名單位為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，園藝學(xué)院傘形科蔬菜團(tuán)隊已畢業(yè)碩士生王迎港（現(xiàn)為鄒學(xué)校院士博士生）、張玉敏（現(xiàn)為南京農(nóng)業(yè)大學(xué)菊花團(tuán)隊博士生）、鐘山青年研究員王雅慧以及在讀碩士生張凱為論文共同第一作者，徐志勝副教授和熊愛生教授為論文通訊作者。青島農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院馬靜副教授，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)鐘山青年研究員劉慧，在讀碩士生杭佳歆、蘇宇婷，在讀博士生譚杉杉參與了該項研究。論文中特別感謝了南京大學(xué)盧山教授、南京農(nóng)業(yè)大學(xué)丁寶清教授、王鵬教授的幫助。該研究得到了中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項資金、江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金和江蘇省高等學(xué)校重點學(xué)科發(fā)展項目（PAPD）資助。