馬鈴薯（

Solanum tuberosum

L.）是全球超過十億人的主要食物來源，含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)、維生素、多酚、類胡蘿卜素、黃酮類化合物、花青素以及各種其他必需成分。自然界中馬鈴薯塊莖塊莖表皮顏色非常豐富，是影響消費(fèi)者吸引力的重要品質(zhì)性狀。前期研究表明，塊莖表皮中花青素的合成受多個(gè)基因座調(diào)控，其中R2R3 MYB轉(zhuǎn)錄因子MYB113被認(rèn)為參與該過程。盡管MYB113存在于不同馬鈴薯品種中，但不同StMYB113的結(jié)構(gòu)變異對(duì)馬鈴薯塊莖表皮著色調(diào)控機(jī)制尚不明確。

近期，青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院馬鈴薯團(tuán)隊(duì)Horticulture Research在線發(fā)表了題為StMYB113bis a key regulator of red skin pigmentation in potato tubers的研究論文。該研究通過自然群體的全基因組關(guān)聯(lián)分析和遺傳群體的BSA-seq分析，共定位到一個(gè)調(diào)控馬鈴薯表皮為紅色的StMYB113b基因，為馬鈴薯塊莖表皮顏色的研究提供了新思路。

該研究對(duì)769份馬鈴薯自然群體塊莖表皮顏色進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析，以及青薯9號(hào)（紅色表皮）和大西洋（淡黃色表皮）的雜交后代進(jìn)行BSA-seq分析，共定位到一個(gè)

StMYB113b

基因。比較分析顯示，紅色表皮馬鈴薯青薯9號(hào)中的

StMYB113b

與其他

StMYB113

之間存在顯著的序列差異。基于這些發(fā)現(xiàn)，推測(cè)紅色表皮馬鈴薯中獨(dú)特的

StMYB113b

變體可能調(diào)控塊莖表皮顏色的著色。構(gòu)建了針對(duì)共定位的

StMYB113b

基因的過表達(dá)和敲除載體。將

StMYB113b

過表達(dá)載體導(dǎo)入黃色表皮栽培種大西洋馬鈴薯后，觀察到表皮顏色從黃色變?yōu)榉凵?。?dāng)將敲除載體導(dǎo)入栽培種青薯9號(hào)時(shí)，紅色表皮變?yōu)榈t色。此外，在過表達(dá)

StMYB113b

的大西洋馬鈴薯植株的根、莖、葉、薯肉和薯皮中，

StMYB113b

的表達(dá)量顯著增加；而在敲除了

StMYB113b

的栽培種青薯9號(hào)植株中，該基因的表達(dá)量顯著降低。通過花青素相關(guān)的化合物的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)與野生型大西洋馬鈴薯塊莖表皮相比，過表達(dá)

StMYB113b

的大西洋馬鈴薯塊莖表皮中飛燕草素、原花青素B4、天竺葵素、芍藥素、木犀草素，特別是矢車菊素的含量顯著增加。相比之下，

StMYB113b

敲除植株（栽培種青薯9號(hào)）塊莖表皮中飛燕草素、原花青素B4、矢車菊素、天竺葵素和芍藥素的含量顯著低于對(duì)照植株。該研究明確了StMYB113b基因在馬鈴薯塊莖紅色表皮形成中的關(guān)鍵作用，為馬鈴薯外觀品質(zhì)改良提供了重要的基因資源和理論依據(jù)。

圖1StMYB113b是馬鈴薯塊莖紅色表皮形成的關(guān)鍵調(diào)控基因

青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院助理研究員趙龍、23級(jí)在讀博士生鄧珂為論文的共同第一作者，王芳研究員和陳飛教授為共同通訊作者。同時(shí)該工作也得到了王艦研究員的大力支持，博士生鮑宇婷、呂春娜、徐銘?zhàn)﹨⑴c了研究。該研究得到了青海省科學(xué)技術(shù)廳面上項(xiàng)目和國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項(xiàng)目的資助。

原文鏈接
https://doi.org/10.1093/hr/uhaf164