eRUBY水稻：一种对反馈信号不敏感的TyrA芳香族化合物脱氢酶与RUBY基因的共同表达提升了胚乳中的甜菜碱含量

《Plant Physiology》：eRUBY rice: Co-expression of a feedback-insensitive TyrA arogenate dehydrogenase with RUBY enhances endosperm betalain levels

betalain色素合成依赖CYP76AD1、DODA1和DOPA5GT酶。基因工程在水稻等植物中生产betalain，但相同启动子导致结构不稳定。本研究优化表达策略，提升水稻胚乳中betalain稳定性和产量，应用于生物强化与制造。

　　

摘录

亲爱的编辑：

甜菜碱色素存在于石竹目（Caryophyllales）的植物中，主要包括红色至紫色的甜菜红素（如常见的甜菜宁（betanin，即betanidin-5-O-β-葡萄糖苷）以及黄色至橙色的甜菜黄素（Timoneda等人，2019年）。甜菜碱具有抗氧化作用，并可能对健康有益，其生成过程涉及三个酶促步骤，涉及细胞色素P450、76家族羟化酶（CYP76AD1）、多巴4,5-双加氧酶（DODA1）和环多巴5-O-葡萄糖转移酶（DOPA5GT）（Polturak和Aharoni，2019年）。最近，多种植物已被生物工程改造以产生甜菜碱，例如水稻（Oryza sativa L.）、棉花（Gossypium hirsutum）和胡萝卜（Daucus carota L.）（Tian等人，2020年；Li等人，2023年；Wang等人，2024年）。此外，报告基因RUBY（一种编码能将酪氨酸转化为可见红色甜菜碱的酶的基因盒）已被广泛用于筛选转基因和单倍体植物（He等人，2020年；Wang等人，2023年）。然而，RUBY的持续表达或甜菜碱在营养器官中的过度积累可能导致植物发育异常。水稻胚乳是植物分子农业和生物强化研究的理想生物反应器（Zhu等人，2022年）。Tian等人（2020年）通过引入来自Aspergillus oryzae的合成酪氨酸酶基因meloS以及来自红甜菜（Beta vulgaris的BvDODA1S和BvCYP76AD1S，实现了水稻胚乳中的甜菜宁生成，但他们为这三个开放阅读框（ORFs）使用了相同的启动子序列，这可能导致基因构建物的结构不稳定。在这里，我们旨在提高胚乳中甜菜宁的稳定性和含量，这种方法在生物强化和生物制造应用方面具有巨大潜力。