Mol Hortic | DAP-seq助力揭示軟棗獼猴桃果實變色機制

軟棗獼猴桃近年來備受青睞，它果實小巧，皮薄多汁，富含花青素，口感清甜，深受消費者喜愛。目前，雖然已有部分獼猴桃種質基因組相關研究，但對于軟棗獼猴桃，尤其是紅色果肉品種的基因組解析仍存在空白！

2025年4月，中國農業科學院鄭州果樹研究所齊秀娟團隊在Molecular Horticulture（IF=10.6）期刊發表了題為 “Chromosome-level genome assembly assisting for dissecting mechanism of anthocyanin regulation in kiwifruit (Actinidia arguta)"的研究論文，該研究組裝了全紅型四倍體軟棗獼猴桃基因組，利用DAP-seq技術揭示了AaBEE1-AaLDOX色澤調控模塊，為揭開軟棗獼猴桃果實紅色形成的奧秘、改良獼猴桃色澤品質奠定了堅實基礎。

技術路線

研究結果

研究團隊借助PacBio HiFi和Hi-C技術，成功組裝出‘天源紅’軟棗獼猴桃的染色體水平基因組。系統發育分析顯示，軟棗獼猴桃基因家族的擴張和收縮與其特 異性狀密切關。

圖1. 基因組組裝和比較基因組分析。

隨后對不同顏色的軟棗獼猴桃品種進行RNA-seq分析，并結合亞細胞定位結果，篩選出花青素調控相關的候選轉錄因子AaBEE1。經紅色軟棗獼猴桃果實中瞬時過表達，以及在擬南芥、番茄和煙草中穩定遺傳轉化實驗驗證，AaBEE1能夠抑制花青素的生物合成和積累。

圖2. 比較轉錄組分析挖掘候選基因AaBEE1。

圖3. AaBEE1功能驗證。

進一步通過DAP-seq分析，發現AaBEE1在全基因組范圍內存在457個結合峰，這些峰分布在29條染色體上，多數位于轉錄起始位點（TSS）上游2kb的啟動子區域。GO富集分析表明，結合峰相關的靶基因在黃酮類生物合成過程顯著富集，其中LDOX基因與果實顏色緊密相關，且AaLDOX啟動子區域存在G-box（CACGTG），表明AaLDOX 可能是AaBEE1的直接靶基因。后續通過Y1H、EMSA、ChIP-qPCR和LUC等實驗證實，AaBEE1通過結合AaLDOX啟動子的G-box區域，抑制AaLDOX基因的表達，進而調控花青素的合成。

圖4. DAP-seq分析鑒定AaBEE1的潛在靶基因。

圖5. AaBEE1與AaLDOX啟動子結合。

研究發現，AaLDOX在紅色軟棗獼猴桃種質中高表達，在綠色種質中低表達。對軟棗獼猴桃果實進行AaLDOX的瞬時過表達和沉默實驗，結果表明過表達AaLDOX可加速紅色色素積累，沉默AaLDOX則抑制積累，進一步證實AaLDOX是花青素生物合成的關鍵基因。對AaLDOX啟動子進行克隆分析和LUC實驗驗證，發現AaLDOX啟動子上的29-bp indel變異是決定果實紅綠顏色差異的關鍵因素，該變異可影響啟動子活性，進而調控AaLDOX的表達。

圖6. AaLDOX功能驗證。

圖7. 29-bp indel變異分析。

綜上所述，本研究成功組裝了全紅軟棗獼猴桃染色體水平參考基因組，揭示了AaBEE1-AaLDOX模塊調控花青素的機制，發現了與顏色表型相關的29-bp indel變異，并將其開發為顏色育種標記。這一研究成果揭示了軟棗獼猴桃花青素調控機制，為軟棗獼猴桃果實顏色育種提供了理論基礎。

圖8. 軟棗獼猴桃花青素生物合成的調控模型。