高原地區(qū)紫外輻射較強，特別是臭氧層的破壞使得紫外脅迫成為影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要因素。因此，解析植物在紫外脅迫條件下調(diào)控生長發(fā)育和耐受的機制、以及選育紫外耐受的作物品種對促進高原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重要意義。
中國科學院成都生物研究所王濤課題組通過系統(tǒng)地鑒定不同小麥品種在紫外脅迫和非脅迫處理條件下的表型發(fā)現(xiàn)：紫糯麥168胚芽鞘受到的紫外脅迫程度較小，并伴有大量黃酮類代謝物的積累。高通量測序結(jié)果表明，紫外脅迫對植物光合作用以及固碳相關(guān)基因的表達具有明顯的抑制作用，且紫糯麥168受到的抑制程度最小。紫糯麥168在紫外脅迫條件下的獨特表現(xiàn)是由UVR8受體介導的多種防御響應(yīng)相關(guān)基因的表達產(chǎn)生的，包括編碼MAPK激酶、活性氧清除劑、轉(zhuǎn)錄因子、植物激素信號和酚類代謝物等相關(guān)基因。同時，利用HPLC？ESI-MS/MS技術(shù)對種植于成都和西藏的小麥籽粒進行代謝物含量與成分的測定，結(jié)果表明紫外脅迫對花青素類物質(zhì)的積累具有顯著促進作用。本研究所挖掘的基因可用于遺傳改良小麥抗紫外能力。此外，富含花青素的小麥具有良好的營養(yǎng)價值，是作為功能性營養(yǎng)食品的優(yōu)異資源。
該研究結(jié)果以封面文章2019年1月16日發(fā)表于Journal of Agricultural and Food Chemistry（DOI: 10.1021/acs.jafc.8b05104）雜志。王芳博士為該論文第一作者，王濤研究員和馮波副研究員為通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、中科院種子創(chuàng)新院的資助。
小麥紫外光受體編碼基因TaUVR8在紫外脅迫條件下介導花色苷的合成