近日，我室徐强教授团队在《Plant Physiology》在线发表了题为“CsBBX24 regulates both carotenoid and anthocyanin biosynthesis in citrus”的研究论文。

该研究基于血橙果实发育时期的转录组数据，系统解析了血橙果实成熟过程中的色素积累模式，鉴定出CsBBX24是调控果皮类胡萝卜素和花青苷积累的关键候选因子。通过在山金柑和甜橙中基因编辑CsBBX24，以及在模式柑橘山金柑、番茄和苹果愈伤组织中超量表达CsBBX24，研究团队证实了CsBBX24在促进类胡萝卜素与花青苷积累中的重要功能。该研究揭示了柑橘果实色素协同调控的新机制，并为通过分子育种提升柑橘果实着色品质提供了重要的基因资源与理论依据。

果实色泽是柑橘的重要品质性状之一，不仅决定了果实的外观吸引力，也影响其营养价值与商品品质。类胡萝卜素和花青苷是柑橘果实色泽形成的主要色素成分，其合成途径及调控基因已被较为系统地解析。然而，果实着色过程十分复杂，受遗传背景、发育阶段及环境因素等多重因素的综合调控，其中类胡萝卜素与花青苷之间的交叉调控机制尚不清晰；同时，果实色泽在发育与成熟过程中呈现出复杂变化，其与果实发育进程之间的互作关系与调控机理仍有待深入研究。

血橙（C. sinensis）因其在果实中能够同时积累高水平的类胡萝卜素与花青素，被认为是研究柑橘中色素互作调控机制的理想材料。本研究基于血橙果实发育时期的代谢物共表达分析，发现八氢番茄红素与花青素在果实发育过程中呈现显著共表达关系；进一步结合血橙果实不同发育阶段的转录组数据分析，鉴定到一个与类胡萝卜素合成关键基因CsPSY1和花青苷调控因子CsRuby1显著共表达的转录因子——CsBBX24，为揭示柑橘果实色素协同调控机制提供了新的研究线索。

为深入解析CsBBX24的生物学功能，研究团队将该基因稳定超量表达于模式柑橘山金柑中，获得了转基因果实材料。结果显示，超表达系果实中八氢番茄红素含量显著升高，以CsPSY1为核心的多种类胡萝卜素代谢通路基因显著上调表达；同时，超表达系果实与叶片中的花青苷含量亦明显增加，CsRuby1等花青苷积累关键基因的表达水平显著上升。进一步地，在山金柑和甜橙中编辑CsBBX24基因后，编辑系叶片的总类胡萝卜素含量显著下降，且CsPSY1的表达显著下调。

为验证CsBBX24在其他园艺作物中的保守功能，研究团队将该基因异源超量表达于番茄和苹果愈伤组织中，结果发现CsBBX24能够促进番茄叶片的花青苷积累及果实的类胡萝卜素积累，同时促进苹果愈伤组织中花青苷与类胡萝卜素的协同积累。上述研究结果系统揭示了CsBBX24在柑橘中促进类胡萝卜素与花青苷积累的关键作用，为解析果实色素协同调控机制提供了有力证据。

进一步的凝胶迁移实验(EMSA)分析结果表明，CsBBX24可直接结合于CsPSY1和CsRuby1启动子区域的G-box元件。同时，烟草瞬时荧光素酶报告实验（LUC）报告实验进一步验证了CsBBX24能够直接激活CsPSY1和CsRuby1的转录活性。

基于上述结果，研究团队提出了血橙果实着色分子调控模型：CsBBX24通过直接调控类胡萝卜素合成关键基因CsPSY1和花青苷调控因子CsRuby1的表达，共同促进血橙果实发育过程中色素的积累与果皮着色形成。该研究不仅揭示了柑橘果实色素协同调控的新机制，也为提升柑橘果实着色品质的分子设计育种提供了重要理论依据和潜在靶基因。

徐强教授团队王霞研究员为通讯作者，已毕业博士研究生付佳玲（现为广西大学农学院园艺系助理教授）为论文第一作者，徐强教授、邓秀新教授、朱凯杰副教授为本论文的研究提供了重要的指导，课题组博士研究生廖理、孙娟、杨坤，博士后路志浩、已毕业博士研究生黄跃、硕士研究生林雪旭参与了论文研究。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北省重点研发计划、湖北洪山实验室基金、湖北省自然科学基金重点项目、湖北省水果产业技术体系、南宁市科技重大专项等项目资助。

文字：付佳玲

图片：付佳玲

审核：王霞