花青苷是黄酮类次生代谢产物，广泛分布于植物的花、果实和种子。对于红色系果实而言，花青苷决定果实色泽，是评价果实外观品质和商品价值的重要指标。5-氨基乙酰丙酸(5-Aminolevulinic acid, ALA)是生物体内所有四吡咯(卟啉)化合物生物合成的关键前体。汪良驹等(2004)率先提出，ALA能够显著促进光照不足条件下苹果果实着色。这一效应相继在梨、桃、葡萄、荔枝、草莓等果实上证实，说明它在改善果实色泽、提高果实品质上有着广阔应用前景。然而，ALA促进果实着色的机理有待深入研究。
近日，Frontiers in Plant Science在线发表南京农业大学汪良驹教授团队研究论文，题目为Transcriptomic Profiling of Apple Calli with a Focus on the Key Genes for ALA-Induced Anthocyanin Accumulation。该研究揭示了ALA调控苹果愈伤组织花青苷代谢与积累的分子机理，为ALA在提高果实品质上应用提供了新的理论依据。该论文在证实外源ALA诱导苹果愈伤组织细胞花青苷大量积累基础上，利用转录组技术分析发现，ALA诱导花青苷积累既涉及类黄酮生物合成途径中的结构基因，包括MdCHS、MdCHI、MdF3’H、MdDFR、MdANS和MdUFGT，也包括参与花青苷转运的结构基因，如MdGST和MdMATE，还包括R2R3型MYB家族转录因子基因MdMYB9和MdMYB10上调表达。过表达和抑制表达分析表明，MdMYB9和MdMYB10是ALA调控苹果花青苷积累途径上游的关键转录因子。表达分析、生信分析和酵母单杂交等综合分析发现，MdMYB9和MdMYB10能够调控苹果MATE基因家族中MdMATE8表达。作者提出，ALA之所以能够促进苹果果实花青苷积累，首先是诱导MdMYB9和MdMYB10两个转录因子基因上调表达，进而诱导花青苷生物合成结构基因和运输蛋白基因表达，因而，ALA是在促进花青苷合成与运输积累基础上，显著提高果实细胞花青苷含量，从而改善果实着色程度。这一研究成果有助于ALA在提高果实品质实践中推广应用。
该论文第一作者为我院果树学科博士毕业生郑洁（现为淮北师范大学讲师），通讯作者为汪良驹教授和安玉艳副教授。该研究得到国家自然科学基金（31772253）、安徽省自然科学基金（1908085QC108）和安徽省高校自然科学研究项目（KJ2020A0043）的共同资助。郑洁博士在校就读期间就一直从事ALA促进苹果花青苷积累效应与机理研究，曾经在Scientia Horticulturae、Plant Cell, Tissue and Organ Culture和Physiologia Plantarum等国际期刊发表学术论文。本研究既是她博士学位论文的一部分，也是博士毕业后持续研究成果的一部分。可以相信，经过多年努力，汪良驹教授团队ALA对果树生长发育的调控机制将会越来越清晰。
文章网址：https://doi.org/10.3389/fpls.2021.640606
