在琳瑯滿目的水果市場(chǎng)上，一顆顆紅寶石般的軟棗獼猴桃總能吸引消費(fèi)者的目光。這種比傳統(tǒng)獼猴桃更小巧、表皮光滑的"迷你奇異果"，近年來因其獨(dú)特的紅色果實(shí)逐漸成為市場(chǎng)新寵。
近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所獼猴桃資源與育種團(tuán)隊(duì)在《Molecular Horticulture》（分子園藝）上發(fā)表論文，繪制了首個(gè)全紅型四倍體軟棗獼猴桃參考基因組近完成圖，并鑒定了AaBEE1-AaLDOX色澤調(diào)控模塊，揭開了軟棗獼猴桃果實(shí)紅色之謎，為獼猴桃色澤改良奠定基礎(chǔ)。
研究團(tuán)隊(duì)選用了名為“天源紅”的優(yōu)質(zhì)品種作為研究對(duì)象。與普通獼猴桃不同，這種四倍體軟棗獼猴桃每個(gè)細(xì)胞含有四套染色體（人類是二倍體），基因組的復(fù)雜程度堪比迷宮。研究團(tuán)隊(duì)采用PacBio HiFi和Hi-C兩種尖端測(cè)序技術(shù)，最終將原本雜亂無章的基因碎片拼接成完整的生命藍(lán)圖。
通過對(duì)比不同品種的基因組，研究人員發(fā)現(xiàn)，在漫長(zhǎng)的進(jìn)化過程中，軟棗獼猴桃特有的基因家族經(jīng)歷了獨(dú)特的“瘦身”與“擴(kuò)張”，這些基因變化最終調(diào)配出了標(biāo)志性的紅色果實(shí)。在破解基因組密碼后，科學(xué)家們鎖定了兩個(gè)關(guān)鍵基因——AaBEE1和AaLDOX，它們共同組成了一個(gè)精妙的“調(diào)色開關(guān)系統(tǒng)”。
AaBEE1被證實(shí)是花色苷合成的“負(fù)向調(diào)節(jié)器”：在模式植物中過表達(dá)該基因，可使本來積累色素的擬南芥、番茄褪色、煙草紅色花瓣變白。通過DNA親和純化測(cè)序等技術(shù)，研究人員發(fā)現(xiàn)AaBEE1蛋白能特異性結(jié)合AaLDOX基因啟動(dòng)子區(qū)的G-box元件，從而抑制這個(gè)關(guān)鍵合成酶的表達(dá)。
而決定果實(shí)是否顯紅的關(guān)鍵，在于AaLDOX啟動(dòng)子區(qū)29個(gè)堿基對(duì)的插入缺失變異。在綠色果實(shí)中，這段DNA序列的缺失使AaLDOX啟動(dòng)子活性降低，加之AaBEE1對(duì)AaLDOX啟動(dòng)子活性的抑制，雙重壓制花色苷合成；而在紅色品種中，無此雙重壓制效應(yīng)。這種精細(xì)的調(diào)控關(guān)系解釋了同一物種內(nèi)果肉顏色的顯著差異。
該研究的突破性發(fā)現(xiàn)為分子育種提供了明確靶點(diǎn)。傳統(tǒng)育種中，顏色篩選需等待果實(shí)成熟，周期長(zhǎng)達(dá)5-8年。現(xiàn)在通過分子檢測(cè)和基因編輯創(chuàng)制，將使育種效率提升70%以上。
