研究揭示番茄類胡蘿卜素類化合物調控新機制

近日，《新植物學家》（New Phytologist）在線發表了四川大學生命科學學院張陽教授團隊的最新研究論文。他們首先解析了一個調控番茄類胡蘿卜素類化合物合成新的調控基因，并進一步將其應用于具有重要生物學功能的類胡蘿卜素衍生物——葉黃素代謝工程研究。

番茄中含有豐富的類胡蘿卜素類化合物，對人類健康十分有益。葉黃素作為人眼視網膜中僅有的兩種類胡蘿卜素之一，具有藍光過濾和抗氧化損傷的功能。然而，隨著番茄果實的發育成熟，葉黃素合成途徑關鍵酶基因的表達逐漸降低，從而導致在成熟的番茄果實中葉黃素化合物含量很低。

WRKY轉錄因子是最初在植物中發現的參與植物生長發育、環境應答、抗病抗逆、響應各種生物和非生物脅迫等過程的一大類基因家族。近年來，越來越多的研究表明，WRKY轉錄因子還參與植物所有三大類次級代謝產物（萜類、苯丙烷類、和生物堿）的合成與代謝調控。

該研究團隊采用過量表達技術和基因編輯技術，證明SlWRKY35是調控番茄類胡蘿卜素類化合物合成新的調控因子，并系統揭示了SlWRKY35調控番茄類胡蘿卜素類化合物合成的分子機制。由此提出了番茄果實從成熟發育到類胡蘿卜素類化合物合成的基因表達與代謝調控的新模型。

在解析植物內源代謝調控因子之后，可以進一步將其作為合成生物學的工具。將SlWRKY35轉錄因子應用于葉黃素代謝工程研究，能顯著提高番茄果實中葉黃素化合物的積累。說明SlWRKY35轉錄因子對于番茄類胡蘿卜素類化合物的代謝工程研究具有潛在的應用前景。該項研究為以番茄為底盤的其它天然產物的代謝工程應用研究提供了理論基礎。