山东省果树研究所苹果育种与栽培创新团队揭示套袋苹果光照诱导后黑暗着色的机制

山东省果树研究所苹果育种与栽培创新团队揭示套袋苹果光照诱导后黑暗着色的机制

苹果，尤其是红色品种，果皮色泽是决定其品质和商品价值的重要指标，而果皮色泽主要是由花青苷含量决定的，因此，苹果果皮中花青苷的合成调控一直是国内外研究重点和热点。以往研究表明，光是影响花青苷合成的关键因子，在拟南芥和许多其他植物中，花青苷只有在光照下合成，而在弱光和黑暗条件下不会积累。然而，套袋苹果果皮在光照诱导后可以在黑暗环境下着色，关于其调控机制尚未见报道。

近日，山东省果树研究所苹果育种与栽培创新团队完成的题为Clarifying the mechanisms of the light-induced color formation of apple peel under dark conditions through metabolomic and transcriptomic analyses(代谢组和转录组联合分析阐述苹果果皮光照诱导后黑暗着色的机制)在Frontiers in Plant Science(IF=6.627/Q2)在线(Advance Access)发表。该研究首次报道了苹果果皮光照诱导后的黑暗着色现象及潜在调控机制，丰富了苹果花青苷合成机制，也为变革苹果摘袋技术提供了新思路。该研究以套袋‘烟富3’苹果为试材，设不同光照诱导及黑暗处理，表明套袋苹果经过一定的光照诱导后，在黑暗环境中可以合成花色苷，自然光照诱导3 d后黑暗处理7 d的果皮红色显著，等同于商品果。代谢组学分析共检测出620种代谢物，包括花青素、原花青素、氨基酸及衍生物、糖、核苷酸及衍生物、黄酮类、黄酮类、脂类等23大类。其中，差异比较分析结果显示黄酮类生物合成途径中的DAMs是在黑暗条件下参与光致苹果皮颜色形成的关键代谢物，进一步分析显示，矢车菊素-3-O-半乳糖苷和矢车菊素-3-O-葡萄糖苷是形成苹果果皮光照诱导后黑暗着色现象的关键代谢物。转录组学分析结果显示，花青苷生物合成途径是苹果果皮光照诱导后黑暗着色的关键途径，并筛选出13个光诱导后与着色相关的关键基因。该研究还发现MdUFGTs、MdMYBs 和MdNACs的高表达水平可能在黑暗条件下光诱导的花青素积累中起关键作用。该研究结果为黑暗条件下花青素合成的机制解析提供了新的见解。