中国农业科学院作科所解析苦荞关键糖基水解酶调控芦丁代谢的分子机制

　　12月8日，中国农业科学院作物科学研究所特色农作物优异种质资源发掘与创新利用团队鉴定到催化苦荞芦丁水解的关键酶FtGH1，并解析了该糖基水解酶参与苦荞芦丁水解的调控机制，为苦荞品质改良提供了新的理论基础。相关研究成果发表在《植物生物技术杂志（Plant Biotechnology Journal）》上。

 

　　苦荞营养全面且均衡，尤其富含黄酮类物质芦丁等活性成分，是三高人群、心脑血管疾病及多种慢性病患者的重要健康食品。芦丁含量是荞麦重要的品质性状，也与苦荞的环境适应性密切相关。然而，芦丁不稳定、易水解为苦味物质槲皮素，严重影响了苦荞的品味和口感。因此，鉴定催化芦丁水解的关键酶，解析其调控机制，对优质苦荞育种具有重要意义。

 

　　研究团队首先利用苦荞核心种质资源的全基因组变异图谱，对种植于5个不同海拔的苦荞核心种质资源的芦丁和槲皮素含量进行了全基因组关联分析，鉴定到一个糖基水解酶编码基因FtGH1。体内外酶活检测证明FtGH1可催化芦丁水解为槲皮素。实验分析发现，一个转录因子编码基因FtbHLH165与FtGH1表达负相关。且FtbHLH165对高芦丁基因型苦荞种质资源中的FtGH1启动子具有更强的结合能力，作为转录抑制因子负调控FtGH1的表达，抑制芦丁水解为槲皮素，促进芦丁的积累。进一步研究发现，FtbHLH165转录因子对种子粒长和荞麦重要病害立枯病的抗性均起正调控作用，是调控苦荞产量和品质平衡的关键基因，为今后高产优质抗病苦荞品种的选育提供了重要基因资源。

 

　　作科所博士生赖弟利、副研究员张凯旋、助理研究员何毓琦、已毕业博士生范昱、博士生李伟、石亚亮、高元芬和博士后黄旭为论文共同第一作者。周美亮研究员为论文的通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和中国农科院青年创新专项等项目的资助。

 

　　文章链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.14259