本期我们分享的这篇文章瞄准的是猕猴桃为什么能囤这么多维C这个有趣的问题。毛花猕猴桃Actinidia eriantha是公认的维C之王中的极端代表果实L-抗坏血酸L-AsA即维生素C含量非常高。L-AsA是人类健康所必需的营养素主要靠吃水果蔬菜来补充所以搞清楚猕猴桃的维C积累机制既有理论价值也有实打实的育种意义。2026年江西农业大学猕猴桃研究所徐小彪教授团队在园艺领域顶刊Horticulture Research发表了题为The transcription factor AebHLH89 activates AeGMP1 transcription to regulate L-ascorbic acid accumulation in kiwifruit (Actinidia eriantha) revealed by GWAS的研究论文。该研究对216份毛花猕猴桃自然群体进行全基因组重测序和GWAS分析鉴定出AebHLH89、AePPR、AePP2Ab、AePHL1四个L-AsA正调控候选基因并证实转录因子AebHLH89通过结合AeGMP1启动子激活其转录驱动L-AsA合成通路促进维C在果实中大量积累爱基百客为该研究提供重测序的技术支持。一、研究思路一句话概括思路自然群体表型测定 → 全基因组重测序 → GWAS关联 → 候选基因功能验证 → 转录调控机制解析。二、研究结果1.216份毛花猕猴桃的群体结构特征研究首先对216份毛花猕猴桃进行全基因组重测序测序质量极佳比对到赣绿1号参考基因组的比对率达96.37%。共鉴定出179万个SNP和740万个InDel染色体分布均匀标记密度足够做关联分析。群体结构分析显示K2是最优分组216份材料分为161份和55份两个亚群系统发育树、PCA和LD衰减分析都一致支持这个划分。这些不同分析方法之间的高度一致性有力地证实了该群体中存在两个遗传上截然不同的亚群且两者之间虽基因流有限但可检测到。216份材料的L-AsA含量检测结果表明该测试群体存在显著的变异和丰富的遗传多样性符合正态分布适合进行GWAS分析。图1群体结构分析系统发育树、PCA和LD衰减。2.GWAS锁定四个L-AsA调控候选基因研究者比较了四种关联模型最终选定MLM-QK模型同时纳入群体结构和亲缘关系矩阵作为协变量能有效控制假阳性。MLM-QK模型基于SNP鉴定出7个显著关联位点对应候选区间内的28个蛋白编码基因基于InDel鉴定出76个显著关联位点对应193个蛋白编码基因。有意思的是第17号和第23号染色体上的关联区间有12个共同候选基因重叠。经过公共数据库比对和文献筛选最终锁定四个与L-AsA高度关联的候选基因AebHLH89、AePPR、AePP2Ab、AePHL1。图2基于SNP和InDel的GWAS Manhattan图和Q-Q图。3. 候选基因表达模式与L-AsA动态高度协同光有关联还不够研究还对候选基因的表达模式进行了分析。研究者用“赣猕6号”果实发育过程做RT-qPCR发现四个候选基因都在开花后15天15 DAF表达达峰之后从发育后期到生理成熟期维持稳定水平——这个趋势和L-AsA含量的时间变化高度同步且呈显著正相关其中AebHLH89的表达模式与L-AsA曲线的吻合度最高。4. 四个候选基因都是L-AsA的正调控因子研究在金艳和赣绿1号猕猴桃果实中分别做瞬时过表达和VIGS沉默。在金艳中AebHLH89、AePPR、AePP2Ab、AePHL1的相对表达量分别飙升30.64倍、4.95倍、7.52倍、19.97倍对应的L-AsA含量分别上涨138.60%、62.60%、46.73%、59.52%。赣绿1号中趋势一致表达量和L-AsA同样显著上升。VIGS沉默的效果是相反的金艳中四个基因的表达分别下降了90.87%、20.16%、80.05%、83.57%L-AsA含量相应下降34.66%、12.73%、17.94%、38.28%。横向比较来看瞬时调控AebHLH89对L-AsA积累的影响幅度最大——过表达翻了近31倍、沉默降低90%。图3四个候选基因在猕猴桃果实中的瞬时过表达与沉默效应。5. AebHLH89稳定遗传转化持续推高L-AsA瞬时实验证明了功能但要让结论站得更稳还得稳定遗传转化。研究者获得了7个过表达AebHLH89的中华猕猴桃株系选了3个表达水平不同的株系分析相比空载对照AebHLH89表达量提升5.03-7.21倍L-AsA含量增加60.00%-89.09%。在Micro Tom番茄中同样验证了跨物种保守性10个阳性株系中挑了3个AebHLH89表达量提升11.99-15.62倍L-AsA含量增加52.27%-93.18%。从猕猴桃到番茄从瞬时到稳定多角度都指向同一个结论AebHLH89是一个跨物种保守的L-AsA正调控因子。图4番茄与猕猴桃的遗传转化。6. AebHLH89激活L-AsA通路基因并直接结合AeGMP1启动子研究者选了L-AsA代谢通路中的12个基因在瞬时和稳定转化的Micro Tom番茄果实中检测表达响应。过表达AebHLH89后合成通路基因和循环通路中的AeMDHAR、AeDHAR普遍上调其中AeGMP1、AeGGP3、AeGPP1、AeMDHAR的响应最强烈AeGMP1的表达提升372.55%-376.79%AeGGP3提升148.91%-338.56%AeGPP1提升64.54%-222.09%AeMDHAR提升77.69%-202.95%。反过来沉默AebHLH89所有检测的生物合成基因表达下调且四个基因的表达水平均下降比较明显。这就把靶标范围进一步缩小到了以AeGMP1为首的四个基因上。然后研究选择了验证实验。双荧光素酶报告系统Dual-LUC表明AebHLH89与AeGMP1和AeMDHAR启动子共转时荧光素酶活性显著增强其中对AeGMP1启动子的激活更强1.83倍 vsAeMDHAR的1.41倍而对AeGGP3和AeGPP1启动子没有显著激活。说明AebHLH89对靶标启动子有选择性偏好。酵母单杂交Y1H结果进一步验证AebHLH89与这些启动子之间的潜在互作。这初步证明AebHLH89能在体内结合AeGMP1启动子。图5AebHLH89可激活AeGMP1启动子并诱导二者相互作用。总 结总的来说研究利用重测序和GWAS从216份毛花猕猴桃自然群体中挖出了四个L-AsA调控候选基因并通过瞬时表达、VIGS沉默和稳定遗传转化完整证明了AebHLH89是L-AsA积累的正调控转录因子在猕猴桃和番茄中都成立。机制上AebHLH89偏好结合AeGMP1启动子激活其转录后带动整条L-AsA合成通路运转。这些发现深化了对L-AsA调控机制的理解并为猕猴桃的分子育种提供了基础。爱基百客深耕科研服务10年以上拥有丰富的经验可满足您的重测序、GWAS分析、双荧光素酶报告实验和酵母单杂交等技术服务需求。
本期我们分享的这篇文章瞄准的是猕猴桃为什么能囤这么多维C这个有趣的问题。毛花猕猴桃Actinidia eriantha是公认的维C之王中的极端代表果实L-抗坏血酸L-AsA即维生素C含量非常高。L-AsA是人类健康所必需的营养素主要靠吃水果蔬菜来补充所以搞清楚猕猴桃的维C积累机制既有理论价值也有实打实的育种意义。2026年江西农业大学猕猴桃研究所徐小彪教授团队在园艺领域顶刊Horticulture Research发表了题为The transcription factor AebHLH89 activates AeGMP1 transcription to regulate L-ascorbic acid accumulation in kiwifruit (Actinidia eriantha) revealed by GWAS的研究论文。该研究对216份毛花猕猴桃自然群体进行全基因组重测序和GWAS分析鉴定出AebHLH89、AePPR、AePP2Ab、AePHL1四个L-AsA正调控候选基因并证实转录因子AebHLH89通过结合AeGMP1启动子激活其转录驱动L-AsA合成通路促进维C在果实中大量积累爱基百客为该研究提供重测序的技术支持。一、研究思路一句话概括思路自然群体表型测定 → 全基因组重测序 → GWAS关联 → 候选基因功能验证 → 转录调控机制解析。二、研究结果1.216份毛花猕猴桃的群体结构特征研究首先对216份毛花猕猴桃进行全基因组重测序测序质量极佳比对到赣绿1号参考基因组的比对率达96.37%。共鉴定出179万个SNP和740万个InDel染色体分布均匀标记密度足够做关联分析。群体结构分析显示K2是最优分组216份材料分为161份和55份两个亚群系统发育树、PCA和LD衰减分析都一致支持这个划分。这些不同分析方法之间的高度一致性有力地证实了该群体中存在两个遗传上截然不同的亚群且两者之间虽基因流有限但可检测到。216份材料的L-AsA含量检测结果表明该测试群体存在显著的变异和丰富的遗传多样性符合正态分布适合进行GWAS分析。图1群体结构分析系统发育树、PCA和LD衰减。2.GWAS锁定四个L-AsA调控候选基因研究者比较了四种关联模型最终选定MLM-QK模型同时纳入群体结构和亲缘关系矩阵作为协变量能有效控制假阳性。MLM-QK模型基于SNP鉴定出7个显著关联位点对应候选区间内的28个蛋白编码基因基于InDel鉴定出76个显著关联位点对应193个蛋白编码基因。有意思的是第17号和第23号染色体上的关联区间有12个共同候选基因重叠。经过公共数据库比对和文献筛选最终锁定四个与L-AsA高度关联的候选基因AebHLH89、AePPR、AePP2Ab、AePHL1。图2基于SNP和InDel的GWAS Manhattan图和Q-Q图。3. 候选基因表达模式与L-AsA动态高度协同光有关联还不够研究还对候选基因的表达模式进行了分析。研究者用“赣猕6号”果实发育过程做RT-qPCR发现四个候选基因都在开花后15天15 DAF表达达峰之后从发育后期到生理成熟期维持稳定水平——这个趋势和L-AsA含量的时间变化高度同步且呈显著正相关其中AebHLH89的表达模式与L-AsA曲线的吻合度最高。4. 四个候选基因都是L-AsA的正调控因子研究在金艳和赣绿1号猕猴桃果实中分别做瞬时过表达和VIGS沉默。在金艳中AebHLH89、AePPR、AePP2Ab、AePHL1的相对表达量分别飙升30.64倍、4.95倍、7.52倍、19.97倍对应的L-AsA含量分别上涨138.60%、62.60%、46.73%、59.52%。赣绿1号中趋势一致表达量和L-AsA同样显著上升。VIGS沉默的效果是相反的金艳中四个基因的表达分别下降了90.87%、20.16%、80.05%、83.57%L-AsA含量相应下降34.66%、12.73%、17.94%、38.28%。横向比较来看瞬时调控AebHLH89对L-AsA积累的影响幅度最大——过表达翻了近31倍、沉默降低90%。图3四个候选基因在猕猴桃果实中的瞬时过表达与沉默效应。5. AebHLH89稳定遗传转化持续推高L-AsA瞬时实验证明了功能但要让结论站得更稳还得稳定遗传转化。研究者获得了7个过表达AebHLH89的中华猕猴桃株系选了3个表达水平不同的株系分析相比空载对照AebHLH89表达量提升5.03-7.21倍L-AsA含量增加60.00%-89.09%。在Micro Tom番茄中同样验证了跨物种保守性10个阳性株系中挑了3个AebHLH89表达量提升11.99-15.62倍L-AsA含量增加52.27%-93.18%。从猕猴桃到番茄从瞬时到稳定多角度都指向同一个结论AebHLH89是一个跨物种保守的L-AsA正调控因子。图4番茄与猕猴桃的遗传转化。6. AebHLH89激活L-AsA通路基因并直接结合AeGMP1启动子研究者选了L-AsA代谢通路中的12个基因在瞬时和稳定转化的Micro Tom番茄果实中检测表达响应。过表达AebHLH89后合成通路基因和循环通路中的AeMDHAR、AeDHAR普遍上调其中AeGMP1、AeGGP3、AeGPP1、AeMDHAR的响应最强烈AeGMP1的表达提升372.55%-376.79%AeGGP3提升148.91%-338.56%AeGPP1提升64.54%-222.09%AeMDHAR提升77.69%-202.95%。反过来沉默AebHLH89所有检测的生物合成基因表达下调且四个基因的表达水平均下降比较明显。这就把靶标范围进一步缩小到了以AeGMP1为首的四个基因上。然后研究选择了验证实验。双荧光素酶报告系统Dual-LUC表明AebHLH89与AeGMP1和AeMDHAR启动子共转时荧光素酶活性显著增强其中对AeGMP1启动子的激活更强1.83倍 vsAeMDHAR的1.41倍而对AeGGP3和AeGPP1启动子没有显著激活。说明AebHLH89对靶标启动子有选择性偏好。酵母单杂交Y1H结果进一步验证AebHLH89与这些启动子之间的潜在互作。这初步证明AebHLH89能在体内结合AeGMP1启动子。图5AebHLH89可激活AeGMP1启动子并诱导二者相互作用。总 结总的来说研究利用重测序和GWAS从216份毛花猕猴桃自然群体中挖出了四个L-AsA调控候选基因并通过瞬时表达、VIGS沉默和稳定遗传转化完整证明了AebHLH89是L-AsA积累的正调控转录因子在猕猴桃和番茄中都成立。机制上AebHLH89偏好结合AeGMP1启动子激活其转录后带动整条L-AsA合成通路运转。这些发现深化了对L-AsA调控机制的理解并为猕猴桃的分子育种提供了基础。爱基百客深耕科研服务10年以上拥有丰富的经验可满足您的重测序、GWAS分析、双荧光素酶报告实验和酵母单杂交等技术服务需求。
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