Science:只需一个突变,扁桃仁由苦变甜

【字体: 时间:2019年06月18日 来源:生物通

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  西班牙、丹麦、意大利等国的研究人员近日对扁桃(Prunus dulcis)基因组进行测序,发现一组编码转录因子的基因与扁桃仁的味道有关。

  

扁桃仁(巴旦杏仁)是一种老少皆宜的健康食品。不过,最早的野生扁桃仁并不好吃,而且还有毒,因为苦杏仁苷水解会释放出氢氰酸。在扁桃驯化的过程中,它们的味道开始变甜,并深受人们喜爱。于是,研究人员利用基因组学技术来了解其中的秘密。

西班牙、丹麦、意大利等国的研究人员近日对扁桃(Prunus dulcis)基因组进行测序,发现一组编码转录因子的基因与扁桃仁的味道有关。他们发现一个转录因子的点突变能够阻止两个细胞色素P450基因的转录,从而使扁桃仁变甜。

这项成果于6月14日发表在《Science》杂志上。哥本哈根大学的Lindberg Møller及其同事在文中写道:“我们报告了扁桃的基因组草图。我们利用序列信息解释了苦味和甜味基因型之间的遗传差异。”

Møller及其同事利用PacBio的长读长测序和Illumina的短读长测序技术对Lauranne扁桃品种进行了测序。他们主要利用长序列来组装基因组,并利用短序列来填补缺口和搭建支架。总的来说,最终的基因组组装包括4,078个scaffold。根据扁桃及其近亲桃(Prunus persica)的转录本数据,他们预计扁桃基因组覆盖27,817个基因。

在获得扁桃的基因组序列后,研究人员随后开始寻找赋予扁桃仁味道的甜仁基因座。他们利用与此基因座连锁的标记,对475个F1代个体进行大规模作图,最终确定了与甜味相关的46 kb区域。此区域包含11个基因,包括5个编码碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)转录因子的基因,分别命名为bHLH1到bHLH5。

他们之后对甜的Lauranne品种和苦的扁桃品系的外皮组织开展RT-PCR分析,发现了bHLH1、bHLH2和bHLH4的表达没有差异,而bHLH3和bHLH5没有表达。不过,在比较bHLH1、bHLH2和bHLH4的序列时,他们发现,甜扁桃品种的bHLH1带有导致截短蛋白的插入缺失,bHLH2带有替换和插入,而bHLH4不存在多态性。

通过一系列的功能分析,研究人员发现bHLH4的序列改变会影响其活性。他们报告称,第346位的亮氨酸向苯丙氨酸变化虽然不影响蛋白质的二聚化能力,但它确实导致无功能的二聚体。它无法激活下游两种细胞色素P450基因(PdCYP79D16和PdCYP71AN24)的转录,而它们正是苦杏仁苷合成通路中的一部分。

研究人员认为,这项成果有助于指导扁桃的育种实践。此外,通过分析编码bHLH转录因子的基因变化,也有望揭示扁桃首次驯化的时间和地点。(生物通 薄荷)

原文检索

Mutation of a bHLH transcription factor allowed almond domestication

Science  14 Jun 2019:
Vol. 364, Issue 6445, pp. 1095-1098
DOI: 10.1126/science.aav8197

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