葡萄顏色主要由花色苷含量和種類決定，花色苷主要存在于葡萄果實(shí)的表皮層內(nèi)，直接影響果實(shí)的外觀品質(zhì)，影響商品性狀和消費(fèi)者的購買欲。葡萄花色苷合成的主要場所在果皮表皮細(xì)胞中，并在液泡中積累。然而，人們對葡萄成熟過程中花色苷大量合成積累引起果實(shí)著色的生物學(xué)機(jī)制還研究尚淺。在我國部分產(chǎn)區(qū)，‘品麗珠'’赤霞珠‘等常見釀酒葡萄普遍著色不良，嚴(yán)重影響產(chǎn)區(qū)葡萄酒品質(zhì)。因此，深入研究葡萄著色機(jī)制，創(chuàng)新理論來解決這一產(chǎn)業(yè)問題迫在眉睫。為此山東省葡萄研究院種質(zhì)資源與育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)科研人員以表觀遺傳調(diào)控機(jī)制角度入手，精準(zhǔn)聚焦’品麗珠‘葡萄果皮細(xì)胞展開研究，發(fā)現(xiàn)了DNA甲基化調(diào)控葡萄著色的新機(jī)制。這一成果于2024年2月23日發(fā)表于基因組學(xué)領(lǐng)域重要學(xué)術(shù)期刊Genomics（WOS分區(qū)1區(qū)、CiteScore分區(qū)1區(qū)；5年最高影響因子6.205），文章標(biāo)題為《Genome-wide DNA methylation dynamics and RNA-seq analysis during grape （cv.'Cabernet Franc’） skin coloration》。

 

　　此研究利用全基因組硫化測序和轉(zhuǎn)錄組測序方法分析了葡萄果皮在轉(zhuǎn)色過程中全基因組水平的DNA甲基化動(dòng)態(tài)以及DNA甲基化修飾對關(guān)鍵基因表達(dá)的影響作用。

 

　　研究人員發(fā)現(xiàn)在膨大期和著色期的葡萄果皮中，CG類型甲基化水平最高，然而在葡萄著色過程的果皮中CHH類型甲基化的動(dòng)態(tài)變化最強(qiáng)烈，富含CHH序列的DNA甲基化差異區(qū)域（DMR）所占比例最高，數(shù)量遠(yuǎn)高于其他類型的DNA甲基化差異區(qū)域。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組分析，研究人員發(fā)現(xiàn)葡萄花色苷合成途徑中關(guān)鍵基因VIT_213s0067g03820和VIT_213s0067g02870 （查爾酮異構(gòu)酶基因，chalcone isomerase gene）、VIT_206s0009g02920 （類黃酮3',5'-羥化酶基因，flavonoid 3',5'-hydroxylase gene）、VIT_216s0098g00860 （柚皮素3-加氧酶基因，naringenin 3-dioxygenase gene）等會(huì)受到DNA甲基化修飾的影響，在葡萄轉(zhuǎn)色過程的果皮中表達(dá)水平顯著上調(diào)。葡萄轉(zhuǎn)色過程中，葡萄果皮細(xì)胞內(nèi)的甲基化轉(zhuǎn)移酶基因VvMET3、VvCMT2b和VvCMT3表達(dá)水平顯著上調(diào)，而去甲基化酶基因VvROS1和VvDML3表達(dá)水平也顯著上升。

 

　　該研究為解決葡萄著色不良問題提供了啟示。山東省葡萄研究院引進(jìn)的“A類優(yōu)博人才”李傲博士為文章第一作者。山東省葡萄研究院王鵬飛研究員和寧夏大學(xué)單守明教授為文章共同通訊作者。該研究獲得山東省自然科學(xué)基金、山東省重大科技創(chuàng)新工程、山東省農(nóng)業(yè)良種工程、山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程以及寧夏農(nóng)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目的資助。（撰稿人：李傲  核稿人：趙紅軍）