中國科學(xué)院武漢植物園在蓮心發(fā)育機(jī)制研究中取得重要進(jìn)展

　　蓮心位于蓮子的內(nèi)部，其富含雙芐基異喹啉生物堿，具有重要的藥用價(jià)值。此外，蓮心可合成葉綠素，且具有光合系統(tǒng)，是蓮子能長期保持生命力的一種適應(yīng)性。目前，人們對蓮心中生物堿和葉綠素的合成的分子機(jī)制知之甚少。近日，F(xiàn)rontiers in Plant Science在線發(fā)表了來自中國科學(xué)院武漢植物園題為“Transcriptome-Wide Characterization of Alkaloids and Chlorophyll Biosynthesis in Lotus Plumule”的文章，該研究揭示了蓮心中生物堿和葉綠素合成的分子機(jī)制。

 

　　HPLC分析結(jié)果表明蓮心中生物堿主要為蓮心堿、異蓮心堿和甲基蓮心堿，其中甲基蓮心堿為主要成分。16個(gè)參與蓮心生物堿合成的結(jié)構(gòu)基因被鑒定，其中12個(gè)O-甲基轉(zhuǎn)移酶（OMT）可能參與蓮中生物堿多樣化的合成。此外，一些結(jié)構(gòu)基因的同源基因間表現(xiàn)出基因功能的分化和冗余。

 

　　葉綠素的合成與蓮心顏色的變化密切相關(guān)，蓮蓬避光實(shí)驗(yàn)證明蓮心葉綠素合成需要光照。在本研究中，22個(gè)結(jié)構(gòu)基因編碼16種葉綠素合成關(guān)鍵酶被鑒定，大部分結(jié)構(gòu)基因在葉綠素合成進(jìn)程中上調(diào)表達(dá)。結(jié)合原葉綠素酸酯還原酶（POR）基因的進(jìn)化和表達(dá)分析，我們進(jìn)一步為蓮心中葉綠素合成的光依賴性提供了重要的分子證據(jù)。

 

　　此外，本研究還揭示了蓮心生物堿和葉綠素合成之間的潛在關(guān)系。這些研究結(jié)果將有助于豐富我們對植物中生物堿和葉綠素合成的認(rèn)識，對蓮的遺傳育種具有重要的意義。

 

　　武漢植物園蓮種質(zhì)資源與遺傳育種學(xué)科組助理研究員孫恒為論文第一作者，楊美研究員和劉艷玲副研究員為論文通訊作者。本研究得到中國科學(xué)院生物資源計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金和湖北省自然科學(xué)基金的資助。

 

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