オーロン生合成経路の発現によって生成される黄色の花

花の色は、ほとんどの場合、色付きのフラボノイド色素によって授与されます。オーロンフラボノイドは、Snapdragon（Antirrhinum Majus）やDahlia（Dahlia variabilis）などの花に明るい黄色の色を付与します。A. jus aureusidinシンターゼ（AMAS1）は、カルコーンからオーロン生合成を触媒する重要な酵素として同定されましたが、AMAS1遺伝子を過剰発現するトランスジェニックの花はオーロンを生成できませんでした。ここでは、カルコン4'-O-グルコシルトランスフェラーゼ（4'cgt）がin vivoでのオーロン生合成と黄色の色に不可欠であると報告しています。AM4'CGTとAMAS1遺伝子の共発現は、トランスジェニック花（Torenia hybrida）におけるオーレウシジン6-O-グルコシドの蓄積に十分でした。さらに、それらの共発現は、RNA干渉（RNAI）によるアントシアニン生合成のダウンレギュレーションと組み合わされ、黄色の花をもたらしました。AMAS1（N1-60）-RFPキメラタンパク質は細胞質に局在するAM4'CGT-GFPキメラタンパク質が細胞質に局在していました。したがって、カルコーンは細胞質で4'-O-グルコシル化されており、4'-O-グルコシドが液胞に輸送され、そこで酵素的にオーロン6-O-グルコシドに変換されたと結論付けています。この代謝経路は、アントシアニン生合成を含むフラボノイドの既知の例の中でユニークです。なぜなら、他のすべての化合物については、液胞への輸送の前に炭素骨格が完了するからです。ここでの我々の発見は、オーロン生合成の生化学的基盤を実証するだけでなく、この色のバリアントを欠く主要な観賞種の黄色の花を操作する方法も開きます。

Flower color is most often conferred by colored flavonoid pigments. Aurone flavonoids confer a bright yellow color on flowers such as snapdragon (Antirrhinum majus) and dahlia (Dahlia variabilis). A. majus aureusidin synthase (AmAS1) was identified as the key enzyme that catalyzes aurone biosynthesis from chalcones, but transgenic flowers overexpressing AmAS1 gene failed to produce aurones. Here, we report that chalcone 4'-O-glucosyltransferase (4'CGT) is essential for aurone biosynthesis and yellow coloration in vivo. Coexpression of the Am4'CGT and AmAS1 genes was sufficient for the accumulation of aureusidin 6-O-glucoside in transgenic flowers (Torenia hybrida). Furthermore, their coexpression combined with down-regulation of anthocyanin biosynthesis by RNA interference (RNAi) resulted in yellow flowers. An Am4'CGT-GFP chimeric protein localized in the cytoplasm, whereas the AmAS1(N1-60)-RFP chimeric protein was localized to the vacuole. We therefore conclude that chalcones are 4'-O-glucosylated in the cytoplasm, their 4'-O-glucosides transported to the vacuole, and therein enzymatically converted to aurone 6-O-glucosides. This metabolic pathway is unique among the known examples of flavonoid, including anthocyanin biosynthesis because, for all other compounds, the carbon backbone is completed before transport to the vacuole. Our findings herein not only demonstrate the biochemical basis of aurone biosynthesis but also open the way to engineering yellow flowers for major ornamental species lacking this color variant.