紫外輻射UV-B既是植物自然選擇的主要力量，也是作物減產的重要原因。探究植物如何適應陸地多變環境，適應UV-B脅迫的分子機制是提高植物抗逆性、提升作物產量的重要課題。近日，植物學領域權威期刊Plant Communications（《植物通訊》）在線發表了來自四川農業大學生命科學學院“蕎麥代謝調控與逆境生物學”團隊題為Integrated network analyses identify MYB4R1 neofunctionalization in the UV-B adaptation of tartary buckwheat的研究論文。研究人員應用計算生物學方法整合了不同物種近萬個樣本的多組學數據，剖析了UV-B響應的協同功能網絡；并通過一系列分子生物學試驗，揭示了MYB4R1新功能化在苦蕎UV-B適應性進化中的關鍵作用。   　　苦蕎起源于喜馬拉雅地區，長期受到強烈的UV-B輻射，是研究植物新型UV-B響應機制的理想物種。該研究通過對協同功能網絡的剖析，發現類黃酮生物合成與UV-B反應顯著相關；結合選擇壓力與遺傳算法分析發現，居于協同網絡中心的MYB4R1基因在苦蕎進化過程中受到了正選擇，其經歷了新功能化。UV-B處理后，苦蕎果實顏色顯著改變，類黃酮物質含量顯著增加，果實特異性FtMYB4R1基因表達下調，推測其在長期自然馴化中通過調節類黃酮合成，以抵御UV-B從而保護苦蕎果實。體內外試驗證實了FtMYB4R1通過與FtCHS、FtFLS和FtUFGT啟動子中L-box結合，負調控類黃酮和花青素的積累。 　　此外，研究人員基于暴露于全國不同UV-B輻射區域的苦蕎自然群體，利用人工智能技術建立了蕎麥類黃酮含量的視覺識別模型，幫助從業人員僅憑雙眼就能快速識別高蘆丁含量的苦蕎品種。   　　該研究強調了基因新功能化在UV-B適應中的關鍵作用，為豐富生物適應性進化理論及極端環境下的分子育種提供基礎。論文第一作者劉默洋，博士畢業于我校生命科學學院生物化學與分子生物學專業，現為上海交通大學農業與生物學院助理研究員。生命科學學院陳惠教授和華北理工大學王希胤教授為論文共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃（2021YFD1200105）和國家自然科學基金（3210150112）等項目的資助。   　　Plant Communications（《植物通訊》）由中國科學院分子植物科學卓越創新中心與中國植物生理與植物分子生物學學會共同主辦，為植物學領域頂級國際學術期刊Molecular Plant（《分子植物》）的姊妹刊，并入選中國科技期刊卓越行動計劃高起點新刊。今年該刊首獲SCI影響因子為8.625。   　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.xplc.2022.100414