光调控'银红李'果皮花青素积累的转录组与代谢组整合分析揭示分子机制

《BMC Plant Biology》：Integration of transcriptomic and metabolomic analysis reveals light-regulated anthocyanin accumulation in the peel of ‘Yinhongli’ plum

为解决李果实着色机制不明的问题，四川省农业科学院研究人员通过整合转录组和代谢组分析，发现光照通过激活PAL、UFGT等结构基因及DRE2B、NAC87等转录因子，显著促进'银红李'果皮中7种花青素的积累，同时鉴定出HY5、MYB家族等15个光响应调控因子。该研究为蔷薇科果树品质改良提供了重要靶点，成果发表于《BMC Plant Biology》。

　　

在水果王国中，李子的诱人色泽往往决定着消费者的第一印象。'银红李'（Prunus salicina Lindl. cv. Yinhongli）作为中国特有的双色李品种，其果皮在阳光下呈现鲜艳红色，而在遮光条件下却保持青绿色，这种奇特的光依赖性着色现象背后隐藏着怎样的分子密码？尽管已知花青素（anthocyanin）是决定果实颜色的关键色素，但关于李树中光调控花青素合成的分子网络仍存在大量未知。特别是在蔷薇科果树中，光信号如何通过UVR8-COP1-HY5通路与MYB-bHLH-WD40（MBW）复合体协同调控结构基因表达，仍是亟待破解的科学谜题。

四川省农业科学院的研究团队选取盛果期'银红李'为材料，设置遮光（YD）、去袋（YDL）和自然光照（YL）三种处理，在65-105天盛花期（DPA）动态采集样本。研究采用紫外分光光度法测定总花青素含量，结合UPLC-MS/MS（超高效液相色谱-串联质谱）进行代谢组分析，同时利用Illumina平台开展转录组测序。通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）和qRT-PCR验证，系统解析了光调控花青素合成的分子机制。

光处理诱导果皮着色与花青素积累
生理参数测定显示，遮光处理的果皮始终维持绿色（a*/b*<0），而光照组从80 DPA开始出现红色（a*/b*>0）。代谢组鉴定出401种黄酮类物质，其中7种花青素（4种矢车菊素、1种飞燕草素和2种芍药素）在光照下显著积累。特别值得注意的是，去袋处理仅4天就达到与自然光照相近的花青素含量，证实'银红李'果皮具有光敏感特性。

转录组揭示光响应分子网络
6,900个差异表达基因（DEGs）中，黄酮合成通路（51个基因）和苯丙烷代谢（91个基因）显著富集。WGCNA分析锁定与花青素积累正相关的黄色模块（含PAL、F3'H、UFGT等结构基因）和负相关的绿松石模块。共表达网络显示，UVR8、PHYB等光受体与HY5、PIF3等信号因子形成调控枢纽，其中HY5表达受光抑制的现象与拟南芥中的促花青素功能相反，暗示李树可能存在独特调控模式。

关键结构基因与调控因子鉴定
相关性分析发现，PAL（evm.TU.Chr6.2407）、UFGT（evm.TU.Chr2.3164）等5个结构基因与花青素含量高度正相关（r≥0.9）。qPCR验证显示，DRE2B和NAC87转录因子与结构基因协同上调，而MYB1、MYB20等9个转录因子及HY5在光照下显著下调，首次揭示这些因子可能作为负调控元件抑制李树花青素合成。

该研究构建了'银红李'光调控花青素合成的分子模型：光照通过UVR8-PHYB受体激活信号转导，解除COP1对HY5的抑制，进而调控MYB家族（MYB1/MYB20等）与DRE2B/NAC87的平衡表达，最终靶向激活PAL-UFGT通路促进花青素积累。这一发现不仅填补了蔷薇科果树光依赖性着色机制的空白，更为分子标记辅助育种提供了15个关键靶点。特别值得注意的是，研究中发现的负调控网络为解释果树品种间着色差异提供了新视角，未来通过基因编辑技术调控这些"分子开关"，有望培育出色泽更艳丽的李树新品种。