SlMYB1与SlMYB12互作调控番茄黄酮醇合成的分子机制研究

Tomato is the first big vegetable crop in China. Flavonols have a variety of health function for human beings. Analyzing the falonols synthesis in tomato will be helpful for new functional tomato breeding. Transcription factors play important roles in regulating the synthesis of plant secondary metabolism products. The applicant studies show that transcription factor SlMYB12 is crucial in the synthesis of flavonols in tomato, the function and mechanism of new tomato transcription factor which is also an interaction protein of SlMYB12 remains largely unknown. This research mainly using RNA-Seq transcriptomics and biological information, Yeast Two-Hybrid System, tobacco transient expression system (used for the analysis of flavonols synthesis), CRISPR/Cas9, BIFC, and Immuno-co-precipitation technology to identify the signal network and molecular mechanism regulating by the new transcription factor SlMYB1. And consummate the molecular mechanism of flavonols biosynthesis regulating by SlMYB12 in tomato. This research results will provide the theory evidence for cultivate the flavonols riched tomato varieties.

番茄是我国第一大蔬菜作物。黄酮醇在植物中具有众多生物学功能，且其生物活性对人体健康大为有益。明确番茄中黄酮醇合成调控的分子机制有助于培育富含黄酮醇的番茄新品种。转录因子在调控植物次生代谢物质合成方面发挥着重要作用。申请人前期研究显示，番茄转录因子SlMYB12在番茄黄酮醇代谢途径中起着至关重要的作用，但目前对于其调控黄酮醇合成的分子机制尚不明确。本项目将通过转录组测序、酵母双杂交、黄酮醇含量分析的烟草瞬时表达体系、CRISPR/Cas9、双分子荧光互补、免疫共沉淀等技术鉴定受SlMYB12调控的互作蛋白SlMYB1等，阐明其生物学功能，并解析SlMYB12及其互作蛋白共同调控番茄黄酮醇合成的分子机制及信号网络。这一研究将完善番茄黄酮醇合成调控的分子机制，为富含黄酮醇番茄新品种的遗传改良提供理论依据。

黄酮醇具有多样的生物活性，对人体健康非常有益。番茄是第一大蔬菜作物，果实中含有多种黄酮醇物质，但含量有限。培育富含黄酮醇的番茄果实，能够为我们提供新的番茄品种。转录因子在调控植物中黄酮醇合成途径中起到重要的作用。本项目通过分析确定SlMYB1是R2R3型MYB转录因子，且在番茄各组织中均有表达, 主要集中在根和成熟果实中, 并鉴定出SlMYB1存在一个与成熟相关的表达模式。经过研究发现SlMYB1参与多种代谢途径，可能与番茄品质密切相关, 过表达株系的可溶性糖、可溶性蛋白、可滴定酸、维生素C、类胡萝卜素、黄酮类化合物含量均显著增加。对黄酮醇合成相关基因表达量进行RT-qPCR检测, 发现基因表达显著上调, 证明了SlMYB1直接或间接参与了相关合成通路。利用Pull down 与 Co-IP等技术对SlMYB12 与 SlMYB1 互作进行验证, 比较两个转录因子对番茄黄酮醇合成调控的异同点。SlMYB12正向调控番茄黄酮醇的合成，而SlMYB1通过与SlMYB12互作，可以正向调控黄酮醇的合成，但是并不能直接参与调控。在SlMYB12过表达的番茄中，黄酮醇的含量只与SlMYB12的转录水平呈现正相关, SlMYB1仅是协同作用，可能在SlMYB12调控黄酮醇合成的下游。本项目鉴定番茄转录因子 SlMYB12 调控并互作的转录因子 SlMYB1 在番茄黄酮醇合成途径中的作用与分子机制，及二者如何互作来共同调控黄酮醇的合成，为阐明番茄黄酮醇合成调控的分子机制及富含黄酮醇番茄的遗传改良提供理论基础。本项目的相关研究已发表SCI论文5篇、中文论文2篇，授权国家发明专利3项。