Plant Com | 联盟成员、北京大学现代农业研究院王旭团队揭示ALOG家族转录因子 CaLSH10调控辣椒红素合成的分子机制

辣椒是全球种植范围最广的蔬菜作物之一，辣椒红素是辣椒特异的一种类胡萝卜素，不仅决定果实外观与商品品质，也被联合国粮农组织和世界卫生组织列为A类色素，具有广泛的应用价值。目前，对辣椒红素合成通路中的结构基因已有较为广泛的研究，但这些结构基因的转录调控机制尚不完全清楚。

研究团队通过对辣椒红素合成途径关键结构基因启动子进行DNA pull-down联合质谱鉴定（DNApd-MS）和荧光素酶报告基因活性分析，筛选到一个辣椒红素-辣椒素红素合成酶基因的正调控因子CaLSH10。该基因属于植物特有的 ALOG 转录因子家族，在辣椒果皮中高丰度表达。结合扩增 DNA 亲和纯化测序（ampDAP-seq）、荧光电泳迁移实验（fEMSA）、微量热泳动（MST）等多项实验结果，证实了CaLSH10 能够特异性识别并结合CCS基因启动子区域的保守 DNA 基序。

团队分别创制了Flag-CaLSH10 过表达与 CaLSH10-SRDX显性抑制转基因辣椒材料进行遗传表型分析，结果表明：Flag-CaLSH10转基因材料的果实中CCS基因转录水平显著上调且辣椒红素含量最高提升 50%；而CaLSH10-SRDX过表达材料中，CCS基因的表达量与辣椒红素含量均显著下降。染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）与转录组测序（RNA-seq）联合分析进一步发现，CaLSH10 可直接结合多个辣椒红素合成通路基因的启动子区域，但仅特异性激活CCS基因的转录，也印证了辣椒红素合成通路存在多层级、复杂化的调控网络。综上，该研究系统阐明了CaLSH10调控辣椒红素合成的分子遗传学机理，是对辣椒类胡萝卜素合成的转录调控机制的重要补充。CaLSH10可作为优良靶标基因应用于辣椒分子设计育种，助力培育高辣椒红素辣椒新品种。

北京大学现代农业研究院王旭研究员为该论文通讯作者，新疆农业科学院杨生保研究员为共同通讯作者。王旭团队副研究员张帆为第一作者，科研助理孙晓彤、庄振以及福建农业大学张泽宇为论文共同第一作者。该研究得到山东省重点研发计划、山东省自然科学基金、鸢都特聘专家项目和山东海外优青等项目资助。