Mol Hortic | DAP-seq助力揭示软枣猕猴桃果实变色机制
2025-05-19 来源:本站 点击次数:113软枣猕猴桃近年来备受青睐，它果实小巧，皮薄多汁，富含花青素，口感清甜，深受消费者喜爱。目前，虽然已有部分猕猴桃种质基因组相关研究，但对于软枣猕猴桃，尤其是红色果肉品种的基因组解析仍存在空白！
2025年4月，中国农业科学院郑州果树研究所齐秀娟团队在Molecular Horticulture（IF=10.6）期刊发表了题为 “Chromosome-level genome assembly assisting for dissecting mechanism of anthocyanin regulation in kiwifruit (Actinidia arguta)”的研究论文，该研究组装了首个全红型四倍体软枣猕猴桃基因组，利用DAP-seq技术揭示了AaBEE1-AaLDOX色泽调控模块，为揭开软枣猕猴桃果实红色形成的奥秘、改良猕猴桃色泽品质奠定了坚实基础。
2025年4月，中国农业科学院郑州果树研究所齐秀娟团队在Molecular Horticulture（IF=10.6）期刊发表了题为 “Chromosome-level genome assembly assisting for dissecting mechanism of anthocyanin regulation in kiwifruit (Actinidia arguta)”的研究论文，该研究组装了首个全红型四倍体软枣猕猴桃基因组，利用DAP-seq技术揭示了AaBEE1-AaLDOX色泽调控模块，为揭开软枣猕猴桃果实红色形成的奥秘、改良猕猴桃色泽品质奠定了坚实基础。
技术路线
研究结果
研究团队借助PacBio HiFi和Hi-C技术，成功组装出‘天源红’软枣猕猴桃的染色体水平基因组。系统发育分析显示，软枣猕猴桃基因家族的扩张和收缩与其特 异性状密切关。
研究团队借助PacBio HiFi和Hi-C技术，成功组装出‘天源红’软枣猕猴桃的染色体水平基因组。系统发育分析显示，软枣猕猴桃基因家族的扩张和收缩与其特 异性状密切关。
图1. 基因组组装和比较基因组分析。
随后对不同颜色的软枣猕猴桃品种进行RNA-seq分析，并结合亚细胞定位结果，筛选出花青素调控相关的候选转录因子AaBEE1。经红色软枣猕猴桃果实中瞬时过表达，以及在拟南芥、番茄和烟草中稳定遗传转化实验验证，AaBEE1能够抑制花青素的生物合成和积累。
图2. 比较转录组分析挖掘候选基因AaBEE1。
图3. AaBEE1功能验证。
进一步通过DAP-seq分析，发现AaBEE1在全基因组范围内存在457个结合峰，这些峰分布在29条染色体上，多数位于转录起始位点（TSS）上游2kb的启动子区域。GO富集分析表明，结合峰相关的靶基因在黄酮类生物合成过程显著富集，其中LDOX基因与果实颜色紧密相关，且AaLDOX启动子区域存在G-box（CACGTG），表明AaLDOX 可能是AaBEE1的直接靶基因。后续通过Y1H、EMSA、ChIP-qPCR和LUC等实验证实，AaBEE1通过结合AaLDOX启动子的G-box区域，抑制AaLDOX基因的表达，进而调控花青素的合成。
图4. DAP-seq分析鉴定AaBEE1的潜在靶基因。
图5. AaBEE1与AaLDOX启动子结合。
研究发现，AaLDOX在红色软枣猕猴桃种质中高表达，在绿色种质中低表达。对软枣猕猴桃果实进行AaLDOX的瞬时过表达和沉默实验，结果表明过表达AaLDOX可加速红色色素积累，沉默AaLDOX则抑制积累，进一步证实AaLDOX是花青素生物合成的关键基因。对AaLDOX启动子进行克隆分析和LUC实验验证，发现AaLDOX启动子上的29-bp indel变异是决定果实红绿颜色差异的关键因素，该变异可影响启动子活性，进而调控AaLDOX的表达。
图6. AaLDOX功能验证。
图7. 29-bp indel变异分析。
综上所述，本研究成功组装了首个全红软枣猕猴桃染色体水平参考基因组，揭示了AaBEE1-AaLDOX模块调控花青素的机制，发现了与颜色表型相关的29-bp indel变异，并将其开发为颜色育种标记。这一研究成果揭示了软枣猕猴桃花青素调控机制，为软枣猕猴桃果实颜色育种提供了理论基础。
图8. 软枣猕猴桃花青素生物合成的调控模型。
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