浙江大学果实品质生物学团队系统分析柑橘CYP超基因家族并揭示CYP75B81类黄酮3'羟基化功能

细胞色素P450单加氧酶（CYP）是植物中最大的酶家族，广泛参与羟基化、环氧化、去甲基化等诸多单加氧反应，在植物的生长发育和防御中发挥着至关重要的作用。柑橘是世界大宗水果，丰富的初级和次级代谢产物（如萜烯类、类黄酮）直接或间接影响着柑橘果实品质。CYP超基因家族被认为是这些代谢产物生物合成的关键酶，然而关于柑橘中CYP超基因家族的信息非常有限。因此，系统鉴定并分析柑橘CYP超基因家族对后续功能研究具有重要意义。

2022年12月，Horticulture Research上线了（Advance Access）浙江大学孙崇德教授团队题为Genome-wide analysis of cytochrome P450 genes in Citrus clementina and characterization of a CYP gene encoding flavonoid 3'-hydroxylase的研究论文。

该研究首次基于CYP酶系统命名法，在全基因组水平上鉴定并分析了柑橘（Citrus clementina）CYP超基因家族，共鉴定到301个CYP基因，并将其分为10个氏族和49个家族。在对该超基因家族准确分类和命名的基础上，从系统发育关系、保守基序、基因结构、基因复制、顺式作用元件和表达模式等方面对该超基因家族进行了系统分析。

值得注意的是，研究人员在大多数柑橘CYP成员的启动子中发现了一个或多个光响应顺式元件；且转录组数据证实，部分类黄酮合成相关的CYP成员受到UV-B辐射的诱导。基于此，研究人员鉴定到一个UV-B诱导的CYP成员（CYP75B81）作为候选类黄酮3'羟化酶。酵母真核表达表明CYP75B81能够高效催化柚皮素生成其3'羟基产物（圣草酚）；柑橘幼苗中CYP75B81的沉默显著降低了3'羟基类黄酮及其衍生物的水平；烟草亚细胞定位表明CYP75B81主要定位于内质网。这些结果共同验证了CYP75B81参与柑橘类黄酮3'羟基化的生物学功能。

这些信息将为理解柑橘中CYP超基因家族的功能和分类提供重要的数据支撑，也可为今后该类家族成员的功能表征提供重要的参考价值。

图1 柑橘CYP超基因家族系统进化分析

图6 CYP75B81酵母真核表达酶活性分析

孙崇德教授为该论文通讯作者，刘晓娟博士为论文第一作者。该研究得到了中国博士后科学基金项目（2021M692845、2021M700124）、国家自然科学基金项目（32101932、32072132）和中央高校基本科研业务费专项资金资助（K20220104、226-2022-00215）等项目的支持。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhac283

转自：“园艺研究”微信公众号

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