Plant J|广西农业科学院水稻研究所科研人员揭示WD40重复基因OsTTG1调节水稻中的花色苷生物合成

花青素在植物生长中起着重要作用，对人体健康有益。在植物中，MYB‐bHLH‐WD40复合物(MBW)激活了花青素合成的基因。然而，水稻中WD40的调控因子仍不清楚。本研究我们将一个关键的花青素合成基因精细定位到第2号染色体上一个43.4 kb的基因组区域，并将一个WD40基因OsTTG1 (O. sativa TRANSPARENT TESTA GLABRA1)确定为理想的候选基因。

随后，由CRISPR/Cas9编辑的纯合子突变体osttg1显著降低了水稻各器官中花青素的积累。OsTTG1在水稻萌发后各组织中均有高表达，且受光照和温度的影响。OsTTG1蛋白定位于细胞核，可与Kala4、OsC1、OsDFR和RC发生物理作用

。此外，共有59个hub转录因子基因可能影响水稻花青素合成，其中LOC_Os01g28680和LOC_Os02g32430可能与OsTTG1存在功能冗余。系统发育分析表明，定向选择驱动了籼稻和粳稻OsTTG1等位基因的进化分化。

结果表明，OsTTG1是花青素合成的重要调控因子，是水稻和其他植物花青素合成基因工程的重要基因资源。

Anthocyanins play an important role in the growth of plants and are beneficial to human health. In plants, the MYB‐bHLH‐WD40 (MBW) complex activates the genes for anthocyanin biosynthesis. However, in rice, the WD40 regulators remain to be conclusively identified. Here, a crucial anthocyanin biosynthesis gene was fine‐mapped to a 43.4‐kb genomic region on chromosome 2, and a WD40 gene OsTTG1 (O. sativa TRANSPARENT TESTA GLABRA1) was identified as ideal candidate gene. Subsequently, a homozygous mutant (osttg1) generated by CRISPR/Cas9 showed significantly decreased anthocyanin accumulation in various rice organs. OsTTG1 was highly expressed in various rice tissues after germination and it was affected by light and temperature. OsTTG1 protein was localized to the nucleus and can physically interact with Kala4, OsC1, OsDFR and Rc. Furthermore, a total of 59 hub transcription factor genes might affect rice anthocyanin biosynthesis, and LOC_Os01g28680 and LOC_Os02g32430 could have functional redundancy with OsTTG1. Phylogenetic analysis indicated that directional selection has driven the evolutionary divergence of the indica and japonica OsTTG1 alleles. Our results suggest that OsTTG1 is a vital regulator of anthocyanin biosynthesis and an important gene resource for the genetic engineering of anthocyanin biosynthesis in rice and other plants.

DOI:10.1111/tpj.15285

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