我国科研团队找到柑橘变甜基因“开关”

开心常乐

科技日报记者 吴纯新 通讯员 宋放
3月31日，记者从湖北省农科院获悉，该院果茶所联合华中农业大学园艺林学学院鉴定出一个可同时调控柑橘蔗糖与柠檬酸代谢的关键基因模块。有了它，未来通过基因编辑技术，可定向设计柑橘糖酸比，将柑橘新品种育种周期从10年缩短至6年内，相关研究成果在《植物细胞》在线发表。
5 {5 }* x1 C: C( Z7 R柑橘风味品质的核心成分是蔗糖和柠檬酸。在柑橘成熟过程中，蔗糖含量持续上升而柠檬酸逐渐降解，二者之间的动态平衡直接决定了柑橘口感。
                          过去，学界多认为柑橘的糖、酸性状由不同的基因独立调控，对糖酸协同调控的分子机制研究较少。

! w7 u+ A4 l- i0 k5 f! }上述科研团队选取6个代表性柑橘品种，围绕果实发育关键时间点，系统整合多组学数据，首次绘制出柑橘果实成熟期的转录和表观协同调控图谱。他们注意到，图谱中有对合作默契的功能基因——CrHSFA6B与CrbZIP5b。
功能验证表明，激活CrbZIP5b基因能促进蔗糖积累，激活CrHSFA6B基因能促进柠檬酸降解。在影响果实成熟的关键激素ABA作用下，CrbZIP5b基因不但自己被激活，还能同时激活CrHSFA6B基因，让增糖和降酸两个过程同步进行，最终实现柑橘成熟期风味从酸向甜的转变。
这一基因模块的发现为柑橘风味品质的定向遗传改良提供了全新的理论依据与核心靶点。
1 }% @4 z6 A$ S. A3 _% s湖北省农科院果茶所研究员吴黎明介绍，以前，为选育甜度高的柑橘品种，育种人员必须针对高糖、低酸两个目标性状依次进行改良，先从海量育种材料中筛选出糖度达标的部分，再从中继续筛选酸度达标的部分。这种阶梯式改良方式，导致一个柑橘品种选育周期往往长达十年甚至更久。
如今，研究人员找到了柑橘“身体”中一个“开关”，只需精准调控一个基因，就能操控“降酸增甜”过程，精准调节柑橘果实的糖酸比。当CrbZIP5b基因被激活，柑橘能快速“降酸增甜”。当它沉默时，柑橘随之“降甜增酸”。这将大幅缩短柑橘新品种育种周期，也让定制化培育不同甜度的柑橘品种成为可能。
研究还发现，该模块在柑橘属中具有高度的功能保守性，可广泛应用于椪柑、甜橙、柚、金柑等不同柑橘类群的品质改良。