Mol Hortic | DAP-seq助力揭示軟棗獼猴桃果實變色機制
軟棗獼猴桃近年來備受青睞，它果實小巧，皮薄多汁，富含花青素，口感清甜，深受消費者喜愛。目前，雖然已有部分獼猴桃種質(zhì)基因組相關研究，但對于軟棗獼猴桃，尤其是紅色果肉品種的基因組解析仍存在空白！
2025年4月，中國農(nóng)業(yè)科學院鄭州果樹研究所齊秀娟團隊在Molecular Horticulture（IF=10.6）期刊發(fā)表了題為 “Chromosome-level genome assembly assisting for dissecting mechanism of anthocyanin regulation in kiwifruit (Actinidia arguta)”的研究論文，該研究組裝了首個全紅型四倍體軟棗獼猴桃基因組，利用DAP-seq技術揭示了AaBEE1-AaLDOX色澤調(diào)控模塊，為揭開軟棗獼猴桃果實紅色形成的奧秘、改良獼猴桃色澤品質(zhì)奠定了堅實基礎。
2025年4月，中國農(nóng)業(yè)科學院鄭州果樹研究所齊秀娟團隊在Molecular Horticulture（IF=10.6）期刊發(fā)表了題為 “Chromosome-level genome assembly assisting for dissecting mechanism of anthocyanin regulation in kiwifruit (Actinidia arguta)”的研究論文，該研究組裝了首個全紅型四倍體軟棗獼猴桃基因組，利用DAP-seq技術揭示了AaBEE1-AaLDOX色澤調(diào)控模塊，為揭開軟棗獼猴桃果實紅色形成的奧秘、改良獼猴桃色澤品質(zhì)奠定了堅實基礎。
技術路線
研究結(jié)果
研究團隊借助PacBio HiFi和Hi-C技術，成功組裝出‘天源紅’軟棗獼猴桃的染色體水平基因組。系統(tǒng)發(fā)育分析顯示，軟棗獼猴桃基因家族的擴張和收縮與其特 異性狀密切關。
研究團隊借助PacBio HiFi和Hi-C技術，成功組裝出‘天源紅’軟棗獼猴桃的染色體水平基因組。系統(tǒng)發(fā)育分析顯示，軟棗獼猴桃基因家族的擴張和收縮與其特 異性狀密切關。
圖1. 基因組組裝和比較基因組分析。
隨后對不同顏色的軟棗獼猴桃品種進行RNA-seq分析，并結(jié)合亞細胞定位結(jié)果，篩選出花青素調(diào)控相關的候選轉(zhuǎn)錄因子AaBEE1。經(jīng)紅色軟棗獼猴桃果實中瞬時過表達，以及在擬南芥、番茄和煙草中穩(wěn)定遺傳轉(zhuǎn)化實驗驗證，AaBEE1能夠抑制花青素的生物合成和積累。
圖2. 比較轉(zhuǎn)錄組分析挖掘候選基因AaBEE1。
圖3. AaBEE1功能驗證。
進一步通過DAP-seq分析，發(fā)現(xiàn)AaBEE1在全基因組范圍內(nèi)存在457個結(jié)合峰，這些峰分布在29條染色體上，多數(shù)位于轉(zhuǎn)錄起始位點（TSS）上游2kb的啟動子區(qū)域。GO富集分析表明，結(jié)合峰相關的靶基因在黃酮類生物合成過程顯著富集，其中LDOX基因與果實顏色緊密相關，且AaLDOX啟動子區(qū)域存在G-box（CACGTG），表明AaLDOX 可能是AaBEE1的直接靶基因。后續(xù)通過Y1H、EMSA、ChIP-qPCR和LUC等實驗證實，AaBEE1通過結(jié)合AaLDOX啟動子的G-box區(qū)域，抑制AaLDOX基因的表達，進而調(diào)控花青素的合成。
圖4. DAP-seq分析鑒定AaBEE1的潛在靶基因。
圖5. AaBEE1與AaLDOX啟動子結(jié)合。
研究發(fā)現(xiàn)，AaLDOX在紅色軟棗獼猴桃種質(zhì)中高表達，在綠色種質(zhì)中低表達。對軟棗獼猴桃果實進行AaLDOX的瞬時過表達和沉默實驗，結(jié)果表明過表達AaLDOX可加速紅色色素積累，沉默AaLDOX則抑制積累，進一步證實AaLDOX是花青素生物合成的關鍵基因。對AaLDOX啟動子進行克隆分析和LUC實驗驗證，發(fā)現(xiàn)AaLDOX啟動子上的29-bp indel變異是決定果實紅綠顏色差異的關鍵因素，該變異可影響啟動子活性，進而調(diào)控AaLDOX的表達。
圖6. AaLDOX功能驗證。
圖7. 29-bp indel變異分析。
綜上所述，本研究成功組裝了首個全紅軟棗獼猴桃染色體水平參考基因組，揭示了AaBEE1-AaLDOX模塊調(diào)控花青素的機制，發(fā)現(xiàn)了與顏色表型相關的29-bp indel變異，并將其開發(fā)為顏色育種標記。這一研究成果揭示了軟棗獼猴桃花青素調(diào)控機制，為軟棗獼猴桃果實顏色育種提供了理論基礎。
圖8. 軟棗獼猴桃花青素生物合成的調(diào)控模型。
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