棗是原產于中國的特色藥食同源果品，深受人們喜愛。冬棗果皮著色后細胞壁變厚，大量色素物質沉積，細胞壁木質化，且果皮色素難以提取。木質素與類黃酮類物質的合成均始于苯丙氨酸途徑，二者之間既相互聯系又相互競爭。然而，關于果實著色過程中細胞壁木質化和木質素生物合成的調控研究未見報道。
近日，山東省農業科學院果樹研究所干果創新團隊許海峰等人鑒定出冬棗果皮著色過程中控制木質素生物合成的代謝途徑和關鍵基因。研究論文在線發表于《園藝研究》。
該研究通過石蠟和冷凍切片發現冬棗果皮著色過程，木質素含量增加，大量色素沉積在細胞壁中。轉錄組和代謝組聯合分析表明冬棗木質素主要為G-S木質素，初步鑒定到F5H（LOC107424406）和CCR（LOC107420974）為G-S木質素生物合成的關鍵基因。MYB和NAC家族進化樹分析篩選到17個MYB和6個NAC轉錄因子可能參與木質素合成調控，RNAseq和qRT-PCR表明僅3個MYB和2個NAC被當作候選轉錄因子。
對上述候選因子進一步通過擬南芥異源表達和冬棗果皮瞬時注射，結合擬南芥莖段和冬棗果皮木質素—番紅固綠染色，研究人員鑒定到一個MYB激活子（LOC107425254）和一個MYB抑制子（LOC107415078）通過調控F5H和CCR參與木質素生物合成，鑒定到一個NAC轉錄因子（LOC107435239）僅能促進F5H表達，從而正調控木質素積累。
這項研究揭示了冬棗果皮著色過程中控制木質素生物合成的代謝途徑和關鍵基因，為進一步研究木質素調控提供了分子基礎。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41438-021-00670-4
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