近日，北京市農(nóng)林科學(xué)院林業(yè)果樹研究所櫻桃研究室在國(guó)際主流學(xué)術(shù)期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（Q1，IF=7.7）發(fā)表了題為“Identification and characteristic analysis of PavUGT48 as a novel UDP-glycosyltransferase with dual functions on anthocyanin and amygdalin biosynthesis in sweet cherry”的研究論文。該研究對(duì)甜櫻桃果實(shí)不同著色部位篩選出的關(guān)鍵差異基因PavUGT48開展研究，首次證實(shí)了PavUGT48具有催化矢車菊素和野黑櫻苷糖基化的雙重功能。相關(guān)研究結(jié)果為果實(shí)色澤改善及培育優(yōu)質(zhì)甜櫻桃新品種奠定理論基礎(chǔ)。

 

　　UDP-糖基轉(zhuǎn)移酶（UDP-glycosyltransferases，UGT）是一類以UDP-糖類為糖基供體，催化類黃酮、生物堿或萜類等化合物糖基化的糖基轉(zhuǎn)移酶，可通過催化生成相應(yīng)代謝產(chǎn)物，參與植物生長(zhǎng)發(fā)育、非生物和生物脅迫響應(yīng)等多種生理進(jìn)程。團(tuán)隊(duì)前期從同一甜櫻桃果實(shí)不同著色部位篩選到一個(gè)顯著差異表達(dá)的新糖基轉(zhuǎn)移酶基因FUN_100084，并根據(jù)染色體位置信息，將其重新命名為PavUGT48。隨后，我們以3個(gè)不同色澤代表性甜櫻桃品種‘Lapins（紅色）、''Rainier’（黃底紅暈）及‘Bigarreau Dragon’（黃色）為研究試材，對(duì)不同發(fā)育時(shí)期甜櫻桃果實(shí)中PavUGT48的表達(dá)量進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)PavUGT48在不同色澤甜櫻桃果實(shí)成熟過程中均顯著上調(diào)表達(dá)。

 

　　進(jìn)一步，我們對(duì)3個(gè)不同發(fā)育階段的‘Bigarreau Dragon’甜櫻桃果實(shí)進(jìn)行了代謝組學(xué)分析，通過共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析篩選出了顯著相關(guān)的核心代謝物。結(jié)合表達(dá)量分析與UGT催化預(yù)測(cè)網(wǎng)站分析結(jié)果，最終錨定矢車菊素3-O-葡萄糖苷和苦杏仁苷合成通路進(jìn)行驗(yàn)證。體外催化試驗(yàn)結(jié)果表明，在UDP-葡萄糖為糖供體，緩沖液pH 7.0或8.0的條件下，PavUGT48可以催化野黑櫻苷生成苦杏仁苷。此外，在相同催化條件下，PavUGT48亦可催化矢車菊素生成矢車菊素3-O-葡萄糖苷。田間瞬時(shí)注射結(jié)果表明，與對(duì)照相比，瞬時(shí)過表達(dá)PavUGT48甜櫻桃果實(shí)著色加深，而干擾PavUGT48甜櫻桃果實(shí)則被抑制著色。轉(zhuǎn)基因果實(shí)和對(duì)照果實(shí)的代謝組學(xué)測(cè)定結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與各自對(duì)照相比，過表達(dá)株系中矢車菊素3-O-葡萄糖苷和苦杏仁苷的含量均顯著積累，而干擾株系中兩種代謝產(chǎn)物的含量則顯著下降。綜上，本研究首次證實(shí)，PavUGT48能夠提升矢車菊素3-O-葡萄糖苷含量，進(jìn)而增強(qiáng)果實(shí)著色，同時(shí)亦可促進(jìn)苦杏仁苷積累。

 

　　櫻桃研究室助理研究員馮琛博士和已畢業(yè)碩士研究生郭青青（現(xiàn)為中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)在讀博士研究生）為論文共同第一作者，北京市農(nóng)林科學(xué)院林業(yè)果樹研究所段續(xù)偉副研究員、張開春研究員及東北林業(yè)大學(xué)薛哲勇教授為共同通訊作者。本研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（32372664）、北京市農(nóng)林科學(xué)院林業(yè)果樹研究所青年科研基金（LGSJJ202406）、北京市農(nóng)林科學(xué)院基因組協(xié)同創(chuàng)新育種平臺(tái)（KJCX20240408）和國(guó)際科技合作平臺(tái)建設(shè)（2024-11）等項(xiàng)目的資助。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.143062