Plant Physiology | 上海交通大学连红莉课题组发现突变花青素合成酶F3H一个功能位点，可使草莓果实呈现粉色

以下文章来源于植物生理PlantPhysiol ，作者PP

近日，上海交通大学农业与生物学院连红莉课题组在Plant Physiology在线发表了题为“An Arginine-to-Histidine Mutation in Flavanone-3-hydroxylase Results in Pink Strawberry Fruits”的研究论文。该研究发现了一个新的影响F3H酶催化功能的新位点。该位点的突变可以使得草莓花青素的合成减少，导致果实呈现粉色表型。

草莓素有“水果皇后”之美誉，果实中的花青素不但具有抗氧化、抗菌的作用，还具有抗癌、抗心血管疾病、消炎等多种功能。此外，果实中花青素的含量在很大程度上决定了果实的颜色，而果实颜色作为一个非常重要的外在品质因素直接影响了其在市场上受消费者的喜爱程度。近些年市场出现了果实颜色为粉色和白色的草莓，这些颜色的草莓不仅丰富了草莓品种的多样性，满足了大众的多样化需求，而且其市场售价常常高出普通红色草莓很多。因此，挖掘调控果实颜色的关键基因并解析其作用机制，可以为草莓果实的颜色改良和选育提供了新的候选基因，有助于利用生物技术手段创制出特殊颜色的草莓新种质。

课题组通过筛选二倍体森林草莓（Ruegen，简称RG，红果）EMS突变体库，发现一个叶柄无花青素积累，但果实呈现浅粉色的突变体rg72-1。将rg72-1与RG回交后，其F1与野生型RG的表型相同，而F2代表型分离比为3:1，表明该突变体为单基因隐性突变。通过Mutmap定位方法鉴定到致突基因可能为花青素合成途径中的黄烷酮-3-羟化酶基因F3H。随后通过稳定的遗传转化实验验证了F3H确实可以回补rg72-1的突变体表型，证明致突基因确实为F3H。通过体外的酶与底物的催化实验发现与野生型F3H相比，突变型的F3H催化底物转化的能力大大降低。分子对接实验表明F3H的130位的精氨酸突变为组氨酸后使其与底物分子之间的氢键数目减少（图1），暗示它们之间的作用力减弱。该研究还发现f3h突变体的果实粉色表型依赖于MYB10，但叶柄的绿色表型并不依赖与MYB10。此外，f3h突变体果实中不仅矢车菊素和天竺葵素的含量均低于野生型，糖的含量也低于野生型。但突变体叶柄中的叶绿素含量明显高于野生型。

图1. 突变型F3H结合底物分子的氢键数目减少

综上所述，该研究揭示了F3H酶蛋白的130位精氨酸是一个改变其酶活性的关键位点，可将该位点作为修饰改造草莓果实的潜在靶点，具有很强的应用潜力。

上海交通大学农业与生物学院连红莉研究员为该论文的通讯作者，许鹏博助理研究员为该论文第一作者。上海市农业科学院的高清华研究员，匡慧云和北京大学现代农业研究院的田书华也参与了该工作。该研究得到了国家自然科学基金项目，中国博士后基金项目，上海市自然基金项目的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/plphys/kiad424

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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