中国农业科学院揭示苜蓿类胡萝卜素合成调控机制

来源：植物科学最前沿

近日，中国农业科学院生物技术研究所作物高光效团队牛丽芳课题组和林浩课题组合作在饲草作物功能基因研究方面取得突破，揭示了苜蓿类胡萝卜素生物合成的分子调控机制。相关研究成果在线发表在《植物细胞（The Plant Cell）》上。

优化调整种植业结构，支持饲料作物种植，促进粮食作物、经济作物、饲料作物三元种植结构协调发展是我国新形势下应对居民膳食结构改变、缓解粮食供求矛盾的重要举措。苜蓿是世界著名优良饲草，也是我国栽培面积最大的一种豆科饲料作物，由于其具有蛋白质丰富、适应性强、能改良土壤和经济价值高等优点而享有“牧草之王”的美誉。苜蓿的产量和品质改良是我国当前草业、畜牧业，特别是奶业发展的重大迫切需求。类胡萝卜素是自然界广泛存在的一类天然脂溶性色素，在植物光合作用、激素合成、颜色决定等方面发挥重要作用，同时具有抗氧化、抗肿瘤、增强免疫和保护视觉等多种生物学功能，为人类和动物健康提供重要保障，但目前关于类胡萝卜素合成的分子调控机制仍不清楚。

该研究利用一个类胡萝卜素合成缺陷的蒺藜苜蓿突变体，成功克隆了控制蒺藜苜蓿类胡萝卜素合成关键调控基因WHITE PETAL1（WP1）,该基因编码一个R2R3型MYB转录因子，通过直接激活类胡萝卜素合成途径基因表达，调控蒺藜苜蓿花中类胡萝卜素积累。进一步研究发现WP1通过与bHLH家族蛋白MtTT8和WD40家族蛋白MtWD40-1形成转录激活复合体，协同调控蒺藜苜蓿类胡萝卜素生物合成。上述研究工作系统揭示了植物类胡萝卜素生物合成的调控机制，为培育类胡萝卜素营养改良型作物和优质功能性饲草新品种提供重要理论基础。

中国农业科学院生物技术研究所牛丽芳课题组孟颖颖副研究员和林浩课题组硕士研究生王作以为论文共同第一作者，林浩研究员为通讯作者。中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才研究员和王义琴副研究员也参与了该项研究工作。该研究得到科学技术部、国家自然科学基金以及中国农业科学院等项目资助。

论文链接：

http://www.plantcell.org/content/early/2019/09/17/tpc.19.00480