草莓顏色將可人為調控

圖1 不同基因型森林草莓成熟果實的照片。康春穎供圖

圖2 野生型森林草莓“Ruegen”和RAP-ox；rap中處於不同發育階段的花器官和果實的著色情況。康春穎供圖

或紅或粉或白，顏色決定著草莓是否具有誘人的“外貌”。現有草莓品種大部分為紅果，少數白果品種受到人們的青睞，如“小白”和“白雪公主”等。近日，華中農業大學教授康春穎課題組在Plant Biotechnology Journal線上發表最新研究成果，揭示了RAP基因在草莓果實著色中的應用前景。

論文通訊作者康春穎告訴《中國科學報》，花青素是草莓果實的主要呈色色素。該課題組前期透過EMS誘變二倍體森林草莓（Fragaria vesca）白果品種Yellow Wonder，獲得了一個rap突變體。進一步研究表明，草莓中的RAP基因編碼一個谷胱甘肽S-轉移酶（GST），負責將花青素從細胞質中轉運到液泡中儲存，是導致果實和葉柄著色的關鍵轉運蛋白。

研究者將RAP-ox穩定轉化至rap突變體，出乎意料的是，果實能夠由白轉紅，而且與野生紅果草莓不同的是，果肉也能變紅（圖1）。仔細觀察發現，RAP-ox果實在花期和果實早期即能積累大量花青素（圖2），原花青素含量也顯著升高，這與野生型紅果草莓在轉色期才著色截然不同。

論文第一作者高綺介紹，進一步分析發現，花青素途徑基因在RAP-ox中並未上調錶達，因此這種轉變可能發生在蛋白水平或代謝水平；另外，成熟果實的花青素化合物組成也不同於野生型。該研究首次揭示了加強花青素運輸能力能夠啟用和促進花青素積累。

此外，研究者採用CRISPR Cas9技術在栽培草莓“寧玉”中敲除RAP基因，在T0代即獲得了多個成功敲除RAP的株系，其果實顏色由紅轉白，花青素含量急劇減少；在T1代，該表型可以穩定遺傳。這些結果不僅說明RAP基因可用於白果草莓育種，而且表明基因編輯技術能夠用於栽培草莓的遺傳改良。

該項成果得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金和中央高校基本科研基金的支援。