南湖新闻网讯（通讯员 刘云）近日，果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、我校园艺林学学院邓秀新院士和曾云流副教授课题组研究成果以“Multi-omics analyses reveal the importance of chromoplast plastoglobules in carotenoid accumulation in citrus fruit”为题在Plant Journal发表。
图1 柑橘果肉有色体多样性及其与类胡萝卜素之间的关系
研究发现了柑橘果肉有色体主要有晶状有色体（特异积累番茄红素和β-胡萝卜素）和球状有色体（特异积累β链类胡萝卜素）两种类型组成，其中球状有色体中质体小球的形成与β链类胡萝卜素积累相关，并稳定储存于果实中，研究结果阐明了酯酶CsELT1参与柑橘果实类胡萝卜素和脂质积累的分子机制。
柑橘是全球和我国最重要的果树之一，2022年我国柑橘种植面积超过4500万亩，产量超过6000万吨，在国民经济发展和乡村振兴事业中发挥重要作用。柑橘色泽种质资源丰富，选育色泽多样的优质品种是柑橘育种的重要方向。然而，部分品种色泽不稳定导致商品性不佳。因此，探讨类胡萝卜素稳定储存的细胞器及其控制基因至关重要。
图2 有色体中质体小球的分离提纯方法的建立
图3 质体小球蛋白和脂质谱
研究人员在柑橘有色体纯化的基础上，利用密度梯度离心方法建立了有色体质体小球的分离提纯方法；利用比较蛋白质组学与比较脂质组学构建了质体小球定位蛋白网络和质体小球脂质谱。
图4 CsELT1参与类胡萝卜素和脂质的形成
随后，研究人员利用蛋白组、脂质组及转录组数据关联分析，并结合遗传学挖掘并验证了CsELT1的功能。结果表明CsELT1通过形成富含三酰甘油（TGA）的脂溶性环境，促进质体小球中β链类胡萝卜素的积累。综上所述，以上研究为选育稳定、不易被降解的类胡萝卜素素的种质资源提供了重要基因资源和研究方向。
华中农业大学园艺林学学院已毕业博士研究生刘云为论文第一作者，邓秀新院士和曾云流副教授为论文共同通讯作者，叶俊丽副研究员、谢宗周高级工程师、Robert M Larkin 教授，以及在读博士研究生张颖梓、已毕业研究生祝曼、郑雄杰等参与了研究。新西兰植物与食品研究院Ross Atkinson, Niels J Nieuwenhuizen、Charles Ampomah-Dwamena 等参与指导了。相关工作本研究得到了国家自然科学基金项目、国家现代柑橘产业技术体系、国家重点研发等项目的资助。
审核人：曾云流
【英文摘要】
Chromoplasts act as a metabolic sink for carotenoids, in which plastoglobules serve as versatile lipoprotein particles. PGs in chloroplasts have been characterized. However, the features of PGs from non-photosynthetic plastids are poorly understood. We found that the development of chromoplast plastoglobules (CPGs) in globular and crystalloid chromoplasts of citrus is associated with alterations in carotenoid storage. Using Nycodenz density gradient ultracentrifugation, an efficient protocol for isolating highly purified CPGs from sweet orange (Citrus sinensis) pulp was established. Forty-four proteins were defined as likely comprise the core proteome of CPGs using comparative proteomics analysis. Lipidome analysis of different chromoplast microcompartments revealed that the nonpolar microenvironment within CPGs was modified by 35 triacylglycerides, two sitosterol esters, and one stigmasterol ester. Manipulation of the CPG-localized gene CsELT1 (esterase/lipase/thioesterase) in citrus calli resulted in increased lipids and carotenoids, which is further evidence that the nonpolar microenvironment of CPGs contributes to carotenoid accumulation and storage in the chromoplasts. This multi-feature analysis of CPGs sheds new light on the role of chromoplasts in carotenoid metabolism, paving the way for manipulating carotenoid content in citrus fruit and other crops.
