近日，北京市農林科學院林業(yè)果樹研究所櫻桃研究室在國際主流學術期刊《International Journal of Biological Macromolecules》（Q1，IF=7.7）發(fā)表了題為“Identification and characteristic analysis of PavUGT48 as a novel UDP-glycosyltransferase with dual functions on anthocyanin and amygdalin biosynthesis in sweet cherry”的研究論文。該研究對甜櫻桃果實不同著色部位篩選出的關鍵差異基因PavUGT48開展研究，首次證實了PavUGT48具有催化矢車菊素和野黑櫻苷糖基化的雙重功能。相關研究結果為果實色澤改善及培育優(yōu)質甜櫻桃新品種奠定理論基礎。
UDP-糖基轉移酶（UDP-glycosyltransferases，UGT）是一類以UDP-糖類為糖基供體，催化類黃酮、生物堿或萜類等化合物糖基化的糖基轉移酶，可通過催化生成相應代謝產物，參與植物生長發(fā)育、非生物和生物脅迫響應等多種生理進程。團隊前期從同一甜櫻桃果實不同著色部位篩選到一個顯著差異表達的新糖基轉移酶基因FUN_100084，并根據染色體位置信息，將其重新命名為PavUGT48。隨后，我們以3個不同色澤代表性甜櫻桃品種‘Lapins（紅色）、''Rainier’（黃底紅暈）及‘Bigarreau Dragon’（黃色）為研究試材，對不同發(fā)育時期甜櫻桃果實中PavUGT48的表達量進行分析，發(fā)現PavUGT48在不同色澤甜櫻桃果實成熟過程中均顯著上調表達。
進一步，我們對3個不同發(fā)育階段的‘Bigarreau Dragon’甜櫻桃果實進行了代謝組學分析，通過共表達網絡分析篩選出了顯著相關的核心代謝物。結合表達量分析與UGT催化預測網站分析結果，最終錨定矢車菊素3-O-葡萄糖苷和苦杏仁苷合成通路進行驗證。體外催化試驗結果表明，在UDP-葡萄糖為糖供體，緩沖液pH 7.0或8.0的條件下，PavUGT48可以催化野黑櫻苷生成苦杏仁苷。此外，在相同催化條件下，PavUGT48亦可催化矢車菊素生成矢車菊素3-O-葡萄糖苷。田間瞬時注射結果表明，與對照相比，瞬時過表達PavUGT48甜櫻桃果實著色加深，而干擾PavUGT48甜櫻桃果實則被抑制著色。轉基因果實和對照果實的代謝組學測定結果發(fā)現，與各自對照相比，過表達株系中矢車菊素3-O-葡萄糖苷和苦杏仁苷的含量均顯著積累，而干擾株系中兩種代謝產物的含量則顯著下降。綜上，本研究首次證實，PavUGT48能夠提升矢車菊素3-O-葡萄糖苷含量，進而增強果實著色，同時亦可促進苦杏仁苷積累。
櫻桃研究室助理研究員馮琛博士和已畢業(yè)碩士研究生郭青青（現為中國農業(yè)大學在讀博士研究生）為論文共同第一作者，北京市農林科學院林業(yè)果樹研究所段續(xù)偉副研究員、張開春研究員及東北林業(yè)大學薛哲勇教授為共同通訊作者。本研究得到國家自然科學基金（32372664）、北京市農林科學院林業(yè)果樹研究所青年科研基金（LGSJJ202406）、北京市農林科學院基因組協同創(chuàng)新育種平臺（KJCX20240408）和國際科技合作平臺建設（2024-11）等項目的資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.143062
