Science 發文揭示巴旦木在馴化過程中由苦變甜的秘密

2020-11-08 BioArt植物

Science | 巴旦木在馴化過程中是如何由苦變甜的：只需一個胺基酸突變！

來源：陳年苜蓿 植物生物學

巴旦杏（Prunus dulcis，扁桃，美國大杏仁，巴旦木）已經為人類食用長達一千年，是目前產量最大的喬木樹種植物來源堅果。甜杏仁由果實苦澀有毒的野生樹種馴化而來。野生樹種的杏仁中，由於種子的子葉中積聚了大量對人體劇毒的的產氰二葡糖苷苦杏仁苷，人類無法食用。要想獲得可以食用的樹種，馴化過程中需要野生型樹中的苦澀的有毒物質生氰二葡糖苷苦杏仁苷消失才可以。但是這些物質是如何在馴化中丟失的扔不清楚。Science 發表的題為「Mutation of a bHLH transcription factor allowed almond domestication」的研究論文發現在該過程中一個轉錄因子的點突變調控了該有毒物質合成途徑中的P450單加氧酶的產生。

苦杏仁苷由扁桃腈葡糖苷產生，控制該反應的第一步的兩個酶是RPdCYP79D16和PdCYP71AN24，該酶控制了由苯丙氨酸啟動的苦杏仁苷合成。研究發現在甜杏仁中該酶的表達量顯著降低。在該研究中，研究人員通過品嘗苦杏與甜杏的F1代雜種果實的杏核味道（想像著舔成百上千個杏仁，苦和甜隨機交替，瞬間感覺舌頭髮麻了！）的分離進行圖位克隆，鑑定發現了一個46KB的染色體區間，該區間為含有5個bHLH轉錄因子的基因簇，分別命名為bHLH1 到 bHLH5。研究發現bHLH2調控參與苦杏仁苷合成的P450單加氧酶PdCYP79D16和PdCYP71AN24的轉錄。在該轉錄因子中存在一個非同義突變（Leu-->Phe),導致了對這兩個P450基因轉錄活性的消失，從而使得杏核變甜。


圖1. 圖位克隆


圖2. 在甜杏和苦杏中，苦杏仁苷代謝途徑基因表達量的差異



圖3.bHLH2及點突版本對下遊基因轉錄激活活性差異分析

原文連結：https://science.sciencemag.org/content/364/6445/1095?rss=1

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