Eine Studie entschlüsselt die genetischen Geheimnisse des Anthocyangehalts von Maulbeeren und beleuchtet die Regulationsmechanismen, die die Farbe und den Nährwert der Früchte bestimmen. Durch die Zusammenstellung und Analyse der Genome zweier unterschiedlicher Maulbeersorten haben Forscher wichtige genetische Variationen und die zentrale Rolle von MaVHAG3 bei der Anthocyanansammlung ermittelt und damit eine biotechnologische Blaupause zur Verbesserung der Fruchteigenschaften geschaffen.
Maulbeeren werden für ihre leuchtenden Farben, ihren Nährwert und ihre potenziellen gesundheitlichen Vorteile geschätzt. Anthocyane, die Hauptpigmente in violetten Maulbeeren, sind für ihre antioxidativen Eigenschaften und ihre Rolle für die menschliche Gesundheit bekannt. Das Verständnis der genetischen Grundlagen der Anthocyanregulierung in Maulbeeren ist jedoch aufgrund ihrer komplexen Genome eine Herausforderung. Aufgrund dieser Herausforderungen besteht dringender Bedarf an eingehender Forschung, um die Pigmentierung von Maulbeeren besser zu verstehen und zu beeinflussen.
Am 23. April 2024 veröffentlichten Forscher der Southwest University in Chongqing, China, eine entscheidende Studie In Gartenbauforschung. Das Team erstellte haplotypaufgelöste Genomassemblierungen für zwei Maulbeersorten, „Zhongsang5801“ (hoher Anthocyangehalt) und „Zhenzhubai“ (niedriger Anthocyangehalt). Ihre umfassende Analyse identifizierte Schlüsselgene und Regulierungsmechanismen, die dem Anthocyangehalt in Maulbeeren zugrunde liegen, und ebnete so den Weg für die genetische Verbesserung von Maulbeersorten.
Die Studie umfasste die Sequenzierung der Genome von „Zhongsang5801“ (ZS5801) und „Zhenzhubai“ (ZZB), gefolgt von einer detaillierten vergleichenden Analyse ihrer genomischen und transkriptomischen Daten. Die Forscher identifizierten MaVHAG3, ein Gen der vakuolaren H+-ATPase G3-Untereinheit, als entscheidend für die Anthocyan-Akkumulation.
Durch den Vergleich der Genexpression über verschiedene Entwicklungsstadien hinweg stellten sie fest, dass ZS5801 im Vergleich zu ZZB deutlich höhere Anthocyane und Flavonoide aufwies. Die Analyse ergab auch Expansionen und Kontraktionen in den Genen der Flavonolsynthase (FLS) und der Dihydroflavonol-4-Reduktase (DFR), die den Kohlenstofffluss in Anthocyan-Biosynthesewegen beeinflussen. Diese Erkenntnisse unterstreichen die komplexen genetischen und molekularen Prozesse, die die Fruchtfärbung bei Maulbeeren regulieren.
Dr. Aichun Zhao, der korrespondierende Autor, kommentierte: „Unsere Forschung bietet ein umfassendes Verständnis der genetischen und molekularen Mechanismen, die den Anthocyangehalt in Maulbeeren steuern. Diese Erkenntnisse sind von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung neuer Sorten mit verbesserten ernährungsphysiologischen und ästhetischen Qualitäten. Die hochwertigen Genomzusammenstellungen, die wir generiert haben, werden als wertvolle Ressource für zukünftige Forschungs- und Zuchtprogramme dienen.“
Die Ergebnisse dieser Studie haben erhebliche Auswirkungen auf die Agrar- und Lebensmittelindustrie. Durch das Verständnis der genetischen Grundlagen der Anthocyanregulierung können Züchter Maulbeersorten mit höherem Anthocyangehalt entwickeln, was zu Früchten mit besseren Nährwerten und gesundheitlichen Vorteilen führt.
Darüber hinaus können die verbesserten Pigmentierungsmerkmale die Marktattraktivität von Maulbeerprodukten steigern. Diese Forschung ebnet auch den Weg für weitere Studien zu anderen Obstsorten, die möglicherweise zu breiteren Anwendungen in Gartenbau und Biotechnologie führen.
Mehr Informationen:
Zhongqiang Xia et al., Haplotyp-aufgelöste Genomassemblierung auf Chromosomenebene enthüllt regulatorische Unterschiede im Anthocyangehalt von Maulbeerfrüchten, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae120