果樹(shù)所在化橘紅香氣成分生物合成研究上取得新進(jìn)展
近日，果樹(shù)所柑橘研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際期刊Industrial Crops & Products（中科院農(nóng)林科學(xué)一區(qū)TOP期刊）發(fā)表了題為“Combined analysis of GC-MS, RNA-seq and ATAC-seq elucidates the essential oils variation and terpenes biosynthesis in Citrus grandis ‘Tomentosa’”的研究論文。該研究比較了化橘紅三個(gè)不同品系的果實(shí)外表皮香氣成分種類(lèi)和含量，利用轉(zhuǎn)錄組（RNA-seq）和表觀組（ATAC-seq）深入挖掘調(diào)控柑橘香氣成分，主要是萜類(lèi)物質(zhì)的生物合成關(guān)鍵酶基因的轉(zhuǎn)錄因子，并在此基礎(chǔ)上比較了三個(gè)品系萜類(lèi)合成結(jié)構(gòu)基因的染色體開(kāi)放性程度，為進(jìn)一步深入研究化橘紅萜類(lèi)代謝調(diào)控機(jī)理奠定基礎(chǔ)。果樹(shù)所樊睿怡副研究員為論文第一作者，曾繼吾研究員為通訊作者，團(tuán)隊(duì)成員參與了相關(guān)研究工作。
化橘紅是廣東著名道地藥材，在止咳化痰、化痰、改善肺功能、治療急性肺損傷等方面發(fā)揮重要作用，尤其對(duì)久咳不愈等的癥狀療效良好。目前，化橘紅產(chǎn)品除了以傳統(tǒng)的果實(shí)作為中藥材之外，還有提取其精油制成橘紅爆珠等一系列精深加工產(chǎn)品，對(duì)緩解咽部不適等癥狀效果良好。然而，目前針對(duì)化橘紅精油物質(zhì)成分及其在植物體內(nèi)積累的分子機(jī)理尚不清楚。
課題組在前期研究基礎(chǔ)上，選擇三個(gè)香氣成分差異較大的品系“正毛”（‘ZM’）、“副毛”（‘FM’）和“光青（‘GQ’）為研究材料，對(duì)其外果皮進(jìn)行GC-MS、RNA-seq和ATAC-seq等測(cè)試，從代謝物含量、轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平及染色質(zhì)可及性三個(gè)方面比較，系統(tǒng)分析了化橘紅萜類(lèi)合成途徑的物質(zhì)、基因及染色質(zhì)開(kāi)放水平。通過(guò)構(gòu)建的化橘紅萜類(lèi)合成代謝通路，挖掘到三個(gè)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)基因。最終，通過(guò)多組學(xué)聯(lián)合分析挖掘到9個(gè)轉(zhuǎn)錄因子可能參與調(diào)控柑橘萜類(lèi)合成，為進(jìn)一步揭示柑橘萜類(lèi)物質(zhì)生物合成調(diào)控機(jī)理奠定了的基礎(chǔ)。
圖1 化橘紅萜類(lèi)合成通路及主要結(jié)構(gòu)基因表達(dá)量
圖2 轉(zhuǎn)錄組和ATAC-seq聯(lián)合分析挖掘候選轉(zhuǎn)錄因子及其表達(dá)量熱圖
該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2022YFB3604600）、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃（2022B0202070002）、廣東省自然科學(xué)基金——青年提升項(xiàng)目（2023A1515030029）、國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（柑橘）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（No. CARS-26）、院“十四五”農(nóng)業(yè)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)學(xué)科團(tuán)隊(duì)建設(shè)（202113TD）、院“金穎之光”（R2020PY-JG001）以及“青年副研究員”（R2021PY-QF004）等項(xiàng)目資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2023.117996
