近日，以色列魏茨曼科学研究所Sayantan Panda和Asaph Aharoni团队在Plant Communications发表了题为“Molecular Mechanisms Driving the Unusual Pigmentation Shift in Eggplant Fruit Development”的研究论文。作者从代谢物、基因表达、转录调控网络等层面深入探究，发现了其独特的调控机制，为果实色素调控研究和茄子品质改良提供了关键依据。
1.研究背景
在多数肉质果实中，叶绿素发育初期积累，成熟时被其他色素替代，如葡萄、草莓等积累花青素。茄子作为非跃变型果实，其色素变化独特。早期果实从果皮积累花青素，后期被柚皮素查尔酮取代。然而，茄子果实色素变化的分子调控机制尚未可知。
2.研究内容
利用超高效液相色谱-质谱联用技术（UPLC-MS），发现所有品种在成熟阶段均积累黄色、棕色色素，且柚皮素查尔酮在成熟果实表皮组织中的积累量显著增加。与此同时，紫色的花青素在成熟过程中含量逐渐降低。在茄子育种系DR2果实研究中进一步证实，从3WPA到 11WPA，四种花青素含量逐渐减少，柚皮素查尔酮含量从7WPA开始增加，其他黄酮类途径中间产物如柚皮素和山奈酚衍生物也逐渐增多。这些结果表明茄子果实发育过程中，色素积累发生了明显的转变，且花青素和柚皮素查尔酮的生物合成在一定程度上相互独立。
图1 在多个茄子品种的发育过程中，类黄酮途径主导果实色素变化
通过对DR2果实表皮组织在四个发育阶段的mRNA和miRNA测序数据进行分析，鉴定到41个miRNA可能靶向31个mRNA。其中，miRNA157和miRNA858分别靶向SPL家族转录因子（SmSPL6a、SmSPL10和SmSPL15）和MYB12转录因子，且qRT-PCR验证了它们之间的负相关关系。双荧光素酶试验进一步证明，miRNA157和miRNA858通过调节SPL和MYB12的mRNA，在转录后水平调控果实黄酮类代谢。过表达miRNA858会显著降低 MYB12转录水平，而单独过表达SmMYB12则诱导内源性miRNA858转录。过表达miRNA156和miRNA157的茄子植株，果实早期紫色显著减少，变为白色，成熟果实多为黄色且略带淡紫色。对miRNA157过表达系果实分析发现，四种主要花青素在各发育阶段均显著低于野生型，而柚皮素查尔酮及部分山奈酚衍生物在7-9WPA时积累量更高。此外，SPL6a、SPL10和SPL15作为转录激活因子，通过调节MYB1和MYB2来激活花青素生物合成途径的基因，调控花青素合成。同时，miRNA157负调控SPL表达，同时受SPL转录抑制；miRNA858负调控MYB12，又被MYB12转录激活。
图2 miRNA157和miRNA858调控的茄子果实表皮色素变化的分子机制
3.实验结论
综上所述，本研究揭示茄子果实发育中，花青素与柚皮素查尔酮的积累变化受miRNA157、miRNA858及SPL、MYB等转录因子协同调控，为茄子品质改良奠定理论基础。
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