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《武汉植物园科研人员揭示光照促进桃果皮着色的形成机制》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者： hujm
  • 发布时间：2022-03-05

  • 光照是桃果实着色的一个重要条件，但相关机制不清。近日，武汉植物园果树分子育种学科组发现了光响应基因HYH基因在桃果皮着色中的调控制作用，研究成果以“PpHYH is responsible for light-induced anthocyanin accumulation in fruit peel of Prunus persica”为题发表于国际期刊Tree Physiology。

    　　研究人员通过对毛桃和油桃果皮在光照和遮光条件下组学分析，发现调控桃果皮花青苷的积累候选调节基因PpHYH，该基因编码蛋白缺少转录激活结构域，需要与伴侣蛋白PpBBX4互作形成异源二聚体才能实现对花青苷合成的转录调控功能。PpHYH与PpBBX4基因在桃果实中瞬时过表达可促进花青苷的积累。在光照条件下，PpHYH转录因子的表达受到诱导，PpHYH通过激活花青苷调节基因PpMYB10.1及其附近的两个同源基因PpMYB10.2和PpMYB10.3的表达，促进果皮着色呈现红色；然而在黑暗条件条件下，光信号途径关键抑制因子PpCOP1在细胞核内大量积累，引起PpHYH蛋白的降解，使得PpHYH/PpBBX4复合物无法形成，导致花青苷积累受阻，果皮颜色呈现绿色。该研究首次发现了PpHY5同源基因在果树果实色泽性状形成中的调控作用，研究结果有助于系统理解光照对果实着色的调控机制，也为果实色泽性状的遗传改良与调控提供了理论支撑。

    　　武汉植物园博士研究生赵磊为论文第一作者，武汉植物园韩月彭研究员和郑蓓蓓博士为通讯作者。研究工作得到了国家重点研发计划项目（2018YFD1000200）、国家自然科学基金项目（31872087）和中国现代农业产业技术体系（CARS-30）的资助。

  • 原文来源：http://www.whiob.ac.cn/xwdt/kydt/yjjz/202203/t20220304_6385448.html;https://academic.oup.com/treephys/advance-article-abstract/doi/10.1093/treephys/tpac025/6537548?login=false
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  • 《武汉植物园揭示了油桃形成的遗传机制》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2022-02-21
    • 1月12日，武汉植物园果树分子育种学科组在植物学著名期刊New Phytologist在线发表了题为Two R2R3-MYB Genes Cooperatively Control Trichome Development and Cuticular Wax Biosynthesis in Prunus persica 的研究论文。该研究揭示了油桃形成的分子机理，为桃果实外观品质遗传改良提供了理论与技术支撑。 　　油桃（nectarine）是普通桃（peach）的变种，起源于中国。油桃果皮质地明显不同于普通桃：油桃果实表皮无毛，光滑发亮、颜色鲜艳，好似涂了一层油；而普通桃果实表皮有绒毛，颜色较暗、无亮光。研究发现，控制油桃果实无毛性状的G位点包含一个PpMYB25候选基因，通过对油桃品种PpMYB25基因的克隆、测序，发现该基因的第三个外显子包含一个6 kb大小的逆转座子。该逆转座子的插入导致PpMYB25基因在油桃果实中不表达或功能丧失。 　　有趣的是，通过扫描电镜观察油桃和普通桃果实表皮特征，发现二者除了表皮毛差异外，表皮蜡质的结构也大不相同，随后的GC分析进一步证实了油桃和普通桃果实表皮蜡质含量存在差异。通过生理生化和转基因等一系列研究，发现PpMYB25激活下游同源基因PpMYB26的表达，它们共同促进表皮毛的发育和表皮蜡质的积累，从而使普通桃果实具有多毛灰暗的表皮。而在油桃中，由于PpMYB25基因失活，PpMYB26及其他表皮毛发育基因以及表皮蜡质合成基因表达随之受阻，表皮毛发育无法起始，同时表皮蜡质积累减少，使得油桃果皮呈现光亮无毛的表型。 　　该研究揭示了桃PpMYB25和PpMYB26协同调控果实表皮毛发育和表皮蜡质积累，当它们的表达同时受到干扰后，就产生了桃的变种——油桃（图1）。由于果实表皮蜡质合成可有效地防止果实水分散失，所以研究结果为改良桃果实耐贮藏性提供了新思路。
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  • 《武汉植物园揭示了根际效应促进土壤团聚体稳定性及其有机碳固定机制》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2020-08-20
    • 长期以来，位于南水北调丹江口库区的淅川县石漠化和水土流失较为严重，曾对当地生态环境造成严重破坏，对社会经济发展造成不利影响。石漠化造成严重的水土流失，大面积基岩裸露，土地生产力严重降低，景观同质化。近年来，当地政府实施了封山育林、荒山造林、退耕还林还草等措施。森林面积迅速增加，石漠化进程得到有效遏制，石漠化程度显著降低。然而，库周大面积存在的人工林地由于地力贫瘠，植被生长极为缓慢，地力提升有限，存在“远看绿油油，近看水土流”的现象。因此，有必要开展石漠化地区植被恢复过程中土壤质量改善和固碳等相关的理论研究。 　　土壤团聚体是由土壤颗粒自然形成的颗粒或小团块结构，土壤团聚体的稳定性是预测土壤水分流失和土壤侵蚀能力的重要指标。团聚体的稳定性会影响与土壤侵蚀相关的过程，如入渗、结皮和沉积物生成。此外，土壤团聚体是土壤有机碳（SOC）固定的主要场所。据估计，陆地生态系统表土中约90%的SOC固定在土壤团聚体中。土壤团聚体受多种因素的影响，如植物根系的生长、土壤理化性质、土壤动物和微生物的活动以及人工管理。植物根系有效地控制土壤侵蚀，稳定土壤结构，对土壤团聚体的形成和土壤有机碳的固存起着至关重要的作用。因此，探讨土壤团聚体的稳定性对防止土壤侵蚀、保持土壤肥力、提高土壤固碳潜力具有重要意义。 　　武汉植物园研究生李俊雅在刘毅老师的指导下，在河南丹江湿地国家级自然保护区内，对须根系和直根系植物的根际和非根际土壤进行采样分析，研究不同粒径团聚体中的稳定性分布、SOC含量和δ13C动态去向。结果发现：根际效应显著提高了土壤团聚体的稳定性，显著促进了土壤团聚体固碳。稳定同位素分析发现，SOC会随着土壤团聚体周转在不同大小团聚体中迁移流动，总的流动方向表现为从大团聚体向小团聚体流动，且根际区域内团聚体间C的流动大于非根际。对于土壤团聚体稳定性和有机碳的固定，须根系植物的根际效应明显强于直根系植物。 　　本研究是建立在中国科学院武汉植物园与大自然保护协会（TNC）合作的基础上，目的是评估石漠化植被恢复过程中根际效应对土壤团聚体稳定性的影响；探讨根际和非根际土壤团聚体固碳机制上的差异，期望通过植物根际调控土壤结构的稳定性，增强土壤侵蚀抗性和SOC固定，为后续石漠化植被恢复策略提供了理论基础。 该研究结果以“Rhizosphere effects promote soil aggregate stability and associated organic carbon sequestration in rocky areas of desertification”为题发表在学术期刊Agriculture, Ecosystems and Environment上，受到国家自然科学基金(31971532)和大自然保护协会丹江项目的资金支持。
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