近日，成都大学农业农村部杂粮加工重点实验室农艺与种业领域专业硕士研究生李莉（已毕业）、李小安在植物科学领域TOP期刊《Plant Physiology and Biochemistry》上发表了题为“Global investigation into the CqCYP76AD and CqDODA families in Chenopodium quinoa: Identification, evolutionary history, and their functional roles in betalain biosynthesis”的文章。该文章对藜麦全基因组进行鉴定，分析了藜麦甜菜素合成基因CqCYP76AD-CqDODAD的基因进化历史，并通过亚细胞定位、烟草瞬时表达体系和毛状根转化等技术手段对CqCYP76AD、CqDODA功能进行了深入研究。该研究得到了四川省自然科学基金，西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室开放课题的资助。

甜菜素作为一种由酪氨酸衍生而来，在细胞质中合成并存在于液泡中的水溶性天然色素。藜麦（Chenopodium quinoa Willd，2n=4x=36）是高蛋白全营养杂粮，其植株和籽粒丰富多样的色彩主要受体内不同类型甜菜素影响。甜菜素不仅赋予藜麦丰富的色彩，吸引昆虫授粉，提高结实率，还具有较高的抗氧化活性，可以提高籽粒品质，也利于藜麦抵抗干旱、盐碱等逆境，使其具有较高的生存适应性。然而，目前藜麦中甜菜素合成的核心基因资源仍然有待挖掘。

该研究对藜麦基因组编码甜菜素生物合成途径中核心基因进行了系统鉴定，得到44个 CqCYP76AD（5个α支，6个β支和33个γ支同源基因）和18个CqDODA基因（10个α支、2个β支和6个γ支同源基因）。表达分析和顺式元素分析表明，光和ABA可能参与CqCYP76AD和CqDODA的调控。外源ABA和黑暗条件抑制了藜麦幼苗中甜菜素的产生。串联复制是CqCYP76AD和CqDODA家族扩张的主要原因。通过分析藜麦及其近缘种甜菜、和二倍体祖先近缘种C. pallidicaule, C. suecicum 和异源六倍体台湾红C. formosanum中复制事件的进化史，鉴定出了藜麦特有的串联重复基因簇CqCYP76AD-α2/-α3-CqDODA-α1/-α6和CqCYP76AD-α1/α4/-α5-CqDODA-α3/-α4/-α5，功能研究表明这些CqCYP76AD-CqDODA串联重复基因簇是藜麦中甜菜素生物合成的加强版操纵子（Operon）。结果表明CqCYP76AD-α1、CqCYP76AD-β3、CqDODA-α1、CqDODA-α3、CqDODA-α5是藜麦甜菜素生物合成的关键基因，定位在细胞质或细胞核中。该研究鉴定了藜麦甜菜素合成的重要基因，为多彩藜麦品种培育提供了宝贵的基因资源，也为未来甜菜素生物合成和遗传改良提供了理论基础。

原文连接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S098194282500097X