客观日本

京都大学等发现可改变辣椒辣度的基因突变,可培育不同辣度的辣椒

2019年09月12日 农林牧渔

日本京都大学研究生院农学研究科的副教授田中义行与冈山大学和城西大学组成的联合研究小组,确定了可改变辣椒辣度的基因突变。

京都大学等发现可改变辣椒辣度的基因突变,可培育不同辣度的辣椒

辣椒的辣度取决于辣味成分辣椒素的含量。辣椒有很多品种,不同品种辣椒的辣椒素含量存在很大的差异,但此前对决定辣椒素含量差异的分子机制知之甚少,因此,在辣椒育种中很难调整辣度。此次研究小组发现,辣味成分合成路径的一种基因(氨基转移酶基因、pAMT)的转插子插入位置存在微小的差异就会改变辣度。另外还发现,pAMT是决定辣椒素生物合成量的基因,其作用类似于水龙头,出水口的水流大小会随着转插子的位置而变化。此次发现的各种突变型pAMT有望用于自由调整辣椒辣度的育种。

相关研究论文已于2019年7月19日发表在国际学术期刊《The Plant Journal》的网络版上。

京都大学等发现可改变辣椒辣度的基因突变,可培育不同辣度的辣椒

图:通过各种突变型pAMT调整辣椒的辛辣度

此次,研究小组发现了表示功能型pAMT与功能缺失型pamt的中间CAP/CST比的两种突变型pamt,并将其命名为pamtL1和pamtL2(pamtL1-2中的L是英语leaky的首字母缩写,表示出水口没有关紧,“发生漏水”) 。研究小组调查了辣椒中的pAMT酶活性,发现活性按照功能型pAMT>pamtL1>pamtL2的顺序降低,功能缺失型pamt完全未观察到活性。另外,利用杂交群体进行遗传解析发现,可以将pamtL1、pamtL2和功能缺失型pamt的辣椒素含量分别降至功能型pAMT的约50%、10%和1%以下。

接下来,为了查明“pamtL1和pamtL2的活性降低程度为何不同”,研究小组实施了基因解析。pamtL1和pamtL2都在第三个內含子中插入了转插子,但有趣的是,二者的插入位置略有不同。研究小组通过综合调查转录产物RNA-seq的方法进行解析发现,在插入转插子的第三个內含子部分,剪接发生了变化,功能型mRNA与包含部分转插子序列的非功能型mRNA共存。非功能型mRNA在pamtL2中的表达量高于pamtL1

以上结果表明,pamtL1与pamtL2的功能降低程度不同是因为转插子在內含子中的插入位置不同改变了剪接效率,由此引起了不同程度的pAMT酶活性和辣椒素含量降低。

以前只知道转插子插入內含子区域会改变基因的剪接,而此次则发现插入位置存在微小的差异就会改变辣椒的辛辣度。

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文:JST客观日本编辑部翻译整理

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