浙江大學果實品質生物學團隊及合作者揭示果實芳香物質合成調控新機制
2022年6月10日，浙江大學果實品質生物學團隊和中科院上海植物逆境生物學研究中心在New Phytologist雜志合作發(fā)表了題為“Addressing the role and interaction between transcription factor NAC-NOR and DNA demethylase SlDML2 in the biosynthesis of tomato fruit flavor volatiles”的研究論文，系統(tǒng)闡述了轉錄因子NAC-NOR與DNA去甲基化酶SlDML2在番茄果實芳香物質生物合成中的功能及其內在關聯(lián)性。
芳香物質在番茄果實成熟過程中不斷積累（圖1），形成獨特香味，進而影響消費者喜好。雖然轉錄因子和DNA甲基化參與了果實成熟，但目前尚不清楚這兩種調節(jié)因子在果實芳香物質合成中的潛在作用和關系。比如，轉錄因子NAC家族成員的NAC-NOR與DNA去甲基化酶SlDML2是否參與調控番茄果實芳香物質合成以及二者之間是否存在內在關聯(lián)性并不清楚。
圖1 番茄果實成熟過程中芳香物質含量變化
利用基因編輯技術獲得了CRISPR-NAC-NOR和CRISPR-SlDML2的番茄純合突變體（slnor和sldml2），顯著改變了果實芳香物質組分與含量。進一步分析發(fā)現(xiàn)NAC-NOR和SlDML2對脂肪酸來源和類胡蘿卜素來源芳香物質合成的調控作用與機制既有冗余性，又有差異性。有趣的是，NAC-NOR通過直接結合啟動子的方式激活SlDML2轉錄。同時，sldml2突變體的NAC-NOR和芳香物質合成結構基因轉錄水平顯著低于野生型，并伴隨啟動子區(qū)域的高甲基化。上述研究結果表明：SlDML2介導的DNA去甲基化和轉錄因子NAC-NOR之間存在內在關聯(lián)性，兩者共同調控番茄果實成熟過程的芳香物質合成（圖2）。
圖2 NAC-NOR和SlDML2對番茄果實芳香物質合成的調控作用以及二者的關系
浙江大學果實品質生物學團隊張波教授與中科院上海植物逆境生物學研究中心郎曌博研究員為本文共同通訊作者。浙江大學博士后高穎博士和上海逆境生物學研究中心博士生林宇菁為本文的共同第一作者。
上述研究工作得到了國家自然科學基金、浙江省自然科學基金、中國博士后科學基金、浙江省高校基本科研業(yè)務費專項資金資助。
原文鏈接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.18301
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