近日，我校番茄团队发现超量表达SlBBX20 后花青素积累增多，提出了SlBBX20-SlCSN5-2互作调控番茄叶片花青素积累的模型，该研究揭示了光诱导花青素生物合成的一个新的调控途径。相关研究成果发表在国际学术期刊Horticulture Research上。
花青素是通过类黄酮途径合成的色素，参与多个器官的着色，如叶子、花和果实等。花青素在植物激素、低温、高温、强光、UV-B等环境因子的作用下积累。此外，果实颜色是品质的重要指标之一。花青素作为抗氧化剂在植物的生物和非生物胁迫耐受性中也发挥重要作用。前期该课题组报道了一个与光形态发生相关的转录因子SlBBX20调控番茄花青素的积累。然而，潜在的机制仍然不清楚。
图1 SlBBX20 正调控番茄花青素的积累
该研究中发现SlBBX20 的基因转录表达水平与叶片中花青素的积累呈正相关，为揭示SlBBX20 调控花青素积累的分子机制，研究人员进行转录组测序，发现大量花青素合成基因上调表达。通过酵母单杂交实验发现SlBBX20结合在DFR 的启动子上，随后研究人员通过EMSA和LUC活性检测验证了SlBBX20通过与SlDFR 启动子上的G-box1顺式元件结合来激活其转录。同时，通过酵母双杂交筛选研究人员发现COP9信号小体亚基SlCSN5-2与SlBBX20蛋白互作。沉默SlCSN5 促进花青素在细胞内积累，超量表达SlCSN5-2 降低花青素的积累，表明SlCSN5-2是花青素积累的负调控因子。进一步该研究还发现SlCSN5-2增强SlBBX20蛋白的泛素化修饰，促进体内SlBBX20的降解。沉默烟草中的SlCSN5-2同源物显著增加了SlBBX20蛋白的积累。说明SlCSN5-2是通过影响SlBBX20的蛋白降解来调控花青素的积累，其研究揭示了一条植物花青素调控的新途径。
图2 SlCSN5-2 负调控番茄花青素的积累
图3 SlCSN5-2调控SlBBX20蛋白的积累
华中农业大学园艺植物教育部重点实验室罗丹博士为论文的第一作者，王涛涛教授为论文通讯作者，美国德州农工大学何平教授等参与了此项研究。该项目在国家自然科学基金、校自主创新基金等项目的资助下完成。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41438-021-00595-y
作者： 罗丹
审核：王涛涛
