近日，我院葡萄种质资源与遗传育种团队张朝红教授课题组在 The Plant Journal 在线发表题为“Glutathione transferase VvGSTU60 is essential for proanthocyanidin accumulation and cooperates synergistically with MATE in grapes”的研究论文，揭示了葡萄谷胱甘肽S-转移酶VvGSTU60在葡萄原花青素积累中的功能与分子机制。
原花青素，也称为缩合单宁，是葡萄单宁的主要类型，影响葡萄和葡萄酒的涩味、颜色，调节口感和风味。原花青素生物合成发生在内质网的胞质侧，由GST、MATE等转运蛋白或囊泡转运至液泡，在液泡中积累。谷胱甘肽S-转移酶（GST）在原花青素转运和积累中起到至关重要的作用。然而，GST蛋白参与原花青素转运的分子机制不明确。该研究发现葡萄中TAU型GST蛋白VvGSTU60参与原花青素的积累。 VvGSTU60 在‘黑比诺’葡萄种子中的时空表达与原花青素含量变化相关性显著，在葡萄愈伤组织和葡萄植株中稳定过量表达 VvGSTU60 基因促进原花青素的积累，干扰 VvGSTU60 基因的表达导致原花青素积累降低。通过Y2H、LCI和Co-IP试验发现VvGSTU60形成同源二聚体，并与VvGST1形成异源二聚体。此外，还发现VvGSTU60与定位在液泡膜的MATE转运蛋白VvDTX41B互作。 VvDTX41B 在拟南芥 tt12 突变体中的异源过表达能够回补该突变体中原花青素缺失的表型，干扰葡萄中 VvDTX41B 的表达抑制原花青素的积累。与 VvGSTU60 -OE愈伤组织相比， VvDTX41B -RNAi+ VvGSTU60 -OE愈伤组织中原花青素含量显著降低，但高于 VvDTX41B- RNAi愈伤组织。结果表明，VvGSTU60和VvDTX41B在原花青素积累中发挥协同作用。这些发现为了解植物中原花青素的积累机制提供了新的视角，并为优化葡萄品质和葡萄酒生产提供了分子基础。
图1. 葡萄VvGSTU60 促进中原花青素 （PA） 积累
图2. 葡萄VvGSTU60和VvDTX41B协同调控原花青素（PA）积累的预测模型
该研究是在作物抗逆与高效生产全国重点实验室完成，博士研究生黄聪博为论文第一作者，张朝红教授和李琰副教授为本文的通讯作者，王跃进教授等参与了本项研究。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划等项目的资助与支持。研究还得到了园艺科学研究中心在实验技术上的支持。
论文链接：https://doi.org/10.1111/tpj.17197
