四川大学关于提高番茄果实中叶黄素含量研究新进展

2022年1月20日，四川大学生命科学学院张阳课题组在《New Phytologist》发表了题为“SlWRKY35 positively regulates carotenoid biosynthesis by activating the MEP pathway in tomato fruit”的研究论文，该研究鉴定了一个调控番茄类胡萝卜素类化合物合成新的转录因子SlWRKY35，并将其成功应用于具有重要生物学功能的类胡萝卜素衍生物——叶黄素代谢工程研究。

WRKY转录因子是最初在植物中发现的参与植物生长发育、环境应答、抗病抗逆、响应各种生物和非生物胁迫等过程的一大类基因家族。近年来，越来越多的研究表明，WRKY转录因子还参与植物所有3大类次级代谢产物（萜类、苯丙烷类和生物碱类）的合成与代谢调控。

研究表明，在番茄中过量表达SlWRKY35能显著提高MEP途径相关基因的表达，并且导致番茄果实中类胡萝卜素类化合物和叶片中叶绿素的合成均明显增加。而CRISPR/Cas9-slwrky35基因敲除系番茄果实中MEP途径相关基因的表达以及类胡萝卜素类化合物的合成则明显降低，说明SlWRKY35转录因子在番茄类胡萝卜素类化合物合成与代谢调控过程中具有重要作用。

叶黄素是人眼视网膜中仅有的两种类胡萝卜素之一，具有蓝光过滤和保护视网膜损伤的功能，SlLCYE是叶黄素合成途径的第一个关键酶基因。以E8-SlWRKY35过表达系与E8-SlLCYE过表达系分别作为亲本进行杂交，能够进一步提高番茄果实中叶黄素化合物的含量，说明SlWRKY35转录因子对于番茄类胡萝卜素类化合物的代谢工程研究具有潜在的应用前景。

综上所述，该研究系统揭示了SlWRKY35调控番茄类胡萝卜素类化合物合成的分子机制，并成功将其应用于叶黄素合成生物学研究，为以番茄为底盘的其他天然产物的代谢工程应用研究提供了理论基础。