紫李子、青李子和黑布林…为啥李子有这么多颜色?

【字体: 时间:2021年06月11日 来源:生物通

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  研究小组揭示了李子基因组中含有几个MYB10基因的拷贝,其中一个拷贝的DNA变异导致李子的果皮中含有花青素(呈蓝色到红色)或不含有花青素(呈黄色或绿色)。

  

抗氧化色素花青素的存在和积累决定了李子果实的色调,这种化合物的合成受MYB10基因的调控。现在,来自农业基因组学研究中心(CRAG)和农业食品研究与技术研究所(IRTA)的研究人员发现了决定日本李子皮颜色的基因。在科学杂志《Frontiers in Plant Science》上发表的一项研究中,研究小组揭示了李子基因组中含有几个MYB10基因的拷贝,其中一个拷贝的DNA变异导致李子的果皮中含有花青素(呈蓝色到红色)或不含有花青素(呈黄色或绿色)。

李子因其多汁而备受赞赏,市场上李子的消费品种很多,西班牙是其在欧盟最大的生产国之一,李树主要种植在埃斯特里马杜拉、安达卢西亚和穆尔西亚地区。这项新的研究为李子育种计划中早期选择有色和非有色水果提供了一个高效的工具,这一进展与联合国大会指定的国际果蔬年(IYFV)的目标相一致,提高水果食品系统的效率,并通过食用水果促进健康营养。

花青素的功能

花和水果的红色到蓝色是由花青素引起的,花青素是一组抗氧化色素,能促进花授粉,保护植物免受光损伤和脱水。在我们的饮食中加入这些健康的抗氧化剂,可以起到抗癌和消炎的作用,还可以预防心血管疾病、糖尿病和肥胖症。

苹果、梨、桃子、杏子、李子、樱桃和草莓,都属于蔷薇科,被广泛认为是花青素的来源,它们的皮肤和果肉中都含有花青素。由于水果颜色对消费者的选择和营养质量都有重要影响,因此人们对培育这些作物产生了极大的兴趣,以获得具有不同颜色、色调和图案的水果新品种,同时提高其健康效益,这并不奇怪。

日本李子

在蔷薇科植物中,日本李是果实颜色变化最大的品种之一,从花青素较少的绿色和黄色到红色、紫色或蓝色。“以往对蔷薇科植物的研究表明,花青素的合成和积累受MYB10基因的调控。因此,对几个日本李子的这些基因的分析已经被证明是了解果实颜色是如何决定的一个极好的模型”, 文章一作Arnau Fiol说。

“在这项研究中,我们检测了一组日本李子品种的MYB10基因,发现它们是高度可变的。令人惊讶的是,我们发现有些品种有一个MYB10基因的三个拷贝,这就构成了对李子颜色变异已经很复杂的分析”, Maria José Aranzana解释说。“通过研究这些基因变异是如何遗传的,我们能够确定哪些基因变异组合与花青素(红色到蓝色)和花青素较少(绿色或黄色)的果皮颜色有关”。

促进新品种开发

想象一下,我们想开发一种新的蓝李子品种,其中含有大量的花青素,以受益于其营养特性。新的果树品种是在育种计划中通过杂交个体和检查成百上千的后代来获得的,这些后代寻找那些表现出所需性状的品种,比如说蓝李子,并且也符合苛刻的产品质量标准。从第一次杂交到新品种的注册,可能需要10到20年的时间,因为树木结果实需要很长的时间(李树大约需要3到4年),而且必须通过几次详尽的评估。

“在我们的工作中,我们已经确定了导致花青素在日本李子皮肤中积累或不积累的基因变异。这意味着,只要研究幼苗的DNA,我们就可以有效地预测植物一发芽就会结出的果实的肤色,让我们能够迅速丢弃所有能结出绿色果实的幼苗。由于这种早期筛选,我们将需要更小的种植面积和更少的资源(水份、营养、植物检疫和人类)来获得所需的富含花青素的李子新品种,从而产生经济和环境效益”, Maria José Aranzana指出。

本研究所建立的彩色和非彩色李子早期选择的可靠分子标记可有效地用于育种。预计在苗期水平上,植物将在3-4年内产生的果实颜色将显著缩短和优化育种过程。由于果实颜色变异的机制在蔷薇科中是保守的,这个工具在其他相关的农艺物种中具有花青素决定颜色选择的前景。

原文检索:Characterization of Japanese Plum (Prunus salicina) PsMYB10 Alleles Reveals Structural Variation and Polymorphisms Correlating With Fruit Skin Color

 

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