JAFC| 山西农业大学张彬/李红英教授团队揭示黄小米和白小米颜色差异形成的调节机制

小米是对世界某些地区（包括中国北方干旱地区）十分重要的作物，其生长周期短，稳定性强且耐贫瘠，更为重要的是小米富含蛋白质、脂肪酸、类胡萝卜素等因而对人类营养和健康至关重要。通常，小米颜色是消费者用于判断谷物品质的关键指标，大部分小米由于类胡萝卜素积累而呈现黄色，黄色越深，烹煮时味道越好，香气越浓。然而，目前关于小米颜色的分子调控机制仍不十分清楚。
近日，山西农业大学农学院张彬教授、李红英教授团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry在线发表了一篇题为Carotenoid Cleavage Dioxygenase 1 Catalyzes Lutein Degradation To Influence Carotenoid Accumulation and Color Development in Foxtail Millet Grains的研究论文，该研究通过对不同黄小米和白小米颜色与类胡萝卜素组分以及类胡萝卜素裂解双加氧酶 1（SiCCD1）表达模式的关联分析，揭示了小米中类胡萝卜素积累和颜色形成的调节机制。 

在该研究中，研究人员选取了两种黄小米和两种白小米品种并进行了小米颜色、类胡萝卜素组分含量和SiCCD1表达模式的分析，结果发现类胡萝卜素水平随着籽粒成熟而下降，并且与SiCCD1 的表达呈负相关。研究人员还发现，在着色阶段，SiCCD1在白小米中表达水平显著高于黄小米。进一步，研究人员对不同小米中的SiCCD1启动子和 CDS 序列进行克隆，结果在白小米SiCCD1启动子中发现了两个额外的顺式调控元件，包括缺氧特异性诱导相关的类增强子GC 基序元件和与胚乳表达相关的 GCN4 基序元件。双荧光素酶报告基因分析结果显示，含有这些额外的来自白小米品种的顺式作用元件的SiCCD1启动子片段比黄小米中的活性更高，这与SiCCD1表达模式一致。该研究还通过体外酶检测试验发现SiCCD1 主要靶向并降解叶黄素，从而影响小米中主要催化叶黄素降解以影响谷子中类胡萝卜素的积累和颜色形成。

综上所述，该研究结果表明SiCCD1启动子序列的变异是影响SiCCD1表达差异的关键因素，进而影响小米中叶黄素的降解和小米颜色差异。该研究结果为进一步了解小米中类胡萝卜素代谢和形色发育的分子机制奠定了基础，同时也为通过分子标记辅助育种以开发富含类胡萝卜素品种的研究提供了理论基础。

原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.2c01951

转自：植物科学SCI

如有侵权，请联系本站删除！