CRISPR/Cas9介导的转录抑制因子SlMYB32的突变作用提高了番茄果实中黄酮醇和黄烷酮的积累

《Journal of Integrative Agriculture》：CRISPR/Cas9-mediated mutagenesis of transcriptional repressor SlMYB32 improves flavonols and flavanones accumulation in tomato fruit

番茄SlMYB32是黄酮类化合物合成的负调控因子，CRISPR/Cas9敲除后导致槲皮素-3-O-芸香糖苷等成分显著积累，关键基因SlPAL6、Sl4CL3和Sl4CL4表达上调，且SlMYB32通过直接结合其启动子抑制活性。该研究揭示了负调控机制在花青素和黄酮醇合成中的作用，为生物强化提供了新策略。

　　

作者：张如宁、曹云林、张彤、马英月、李佳佳、陈坤松、李娴

单位：中国浙江大学农业与生物技术学院，杭州 310058

摘要

黄酮醇和黄酮类化合物是具有多种药理活性和健康益处的生物活性物质。尽管人们对黄酮醇和黄酮类化合物生物合成的转录调控机制已有大量研究，但对于其负调控因子了解甚少。CRISPR/Cas9基因编辑技术凭借其精确的基因修饰能力，成为培育生物强化材料及探索潜在分子机制的理想工具。本研究在番茄果实中鉴定了一种转录抑制因子SlMYB32。表型和代谢组分析表明，敲除SlMYB32基因后，黄酮醇和黄酮类化合物的积累量显著增加，尤其是槲皮素3-O-芸香糖苷（芸香苷）的积累量达到了约1毫克/克鲜重。转录组分析显示，关键基因SlPAL6、Sl4CL3和Sl4CL4以及五个候选SlUGT基因在slmyb32突变体中的表达显著上调。双荧光素酶实验和EMSA检测证实SlMYB32能够结合并抑制SlPAL6和Sl4CL3的启动子活性。在slmyb32突变体中，属于12个家族的27个转录因子的表达发生了显著变化，其中两个SlMYB基因、两个SlNAC基因、两个SlAP2基因和一个SlWRKY基因与已知的黄酮类化合物调控因子处于同一调控网络中。我们的研究结果为提高果实中的生物活性化合物含量以及理解黄酮醇和黄酮类化合物生物合成中的负调控机制提供了新的见解。