科研人员解析生菜类黄酮合成光调控网络

近日，中国农业科学院都市农业研究所联合四川大学科研团队构建了紫色生菜全生育期代谢调控网络，系统解析了由LsBBX20、LsMYB114和LsMYB114-like组成的类黄酮生物合成调控网络及其光响应机制，为生菜类黄酮营养强化和优质高效栽培提供理论基础，相关论文发表在《Science China Life Sciences》。

研究团队通过整合生菜不同发育时期的代谢组学和转录组学数据，绘制生菜代谢网络和基因时空表达数据集，并基于时空表达特征进行模块化分类与关联分析，从而建立起基因表达-类黄酮累积的关联数据集，并筛选出了LsBBX20、LsMYB114和LsMYB114-like等3个关键转录因子。研究构建的多组学数据集对于进一步研究生菜重要品质成分的代谢调控提供了重要基础。进一步通过构建生菜体外瞬时过表达体系，验证了LsBBX20、LsMYB114和LsMYB114-like等3个转录因子可分别激活下游的类黄酮合成晚期基因，促进木犀草素、槲皮素、矢车菊色素等糖苷化合物的积累。随后，采用Dual-luc、Y1H等方法验证了LsBBX20通过激活LsMYB114和LsMYB114-like等转录因子形成调控网络，从而调控类黄酮合成关键酶基因的表达，且该调控途径受到光诱导。

该研究通过融合组学分析与分子生物学手段，破解了设施环境中光调控生菜营养品质形成的分子密码。构建的LsBBX20、LsMYB114和LsMYB114-like调控网络不仅为开发光环境智能调控系统提供靶点，更为分子设计育种创制高类黄酮生菜新品种奠定基础。标志着我国在蔬菜功能基因组学与智慧农业交叉领域取得重要突破，为功能型蔬菜产业化发展提供了关键技术储备。

本研究得到国家自然科学基金、四川省重点研发计划及中国农科院科技创新工程等项目支持。

全文链接:https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-024-2944

图1. 生菜代谢网络和基因时空表达数据集构建