紫色甘薯花青素合成酶和转录因子基因对环境信号因子的响应及其调控机制

紫色甘薯在研究植物地下部分花色素苷合成与基因表达调控方面具有试材的独特性，在开发天然色素方面具有应用潜力。. 本项目在前期已明确F3′H基因和DFR基因的结构及其表达水平与花青素合成存在相关性以及光照对紫色甘薯根或块根的花青素合成具有一定影响的基础上，采用紫色甘薯为材料，白心甘薯为对照，分别进行不同光照或添加不同浓度糖和赤霉素处理，通过测定花青素含量和花青素合成途径一系列相关酶及转录因子基因的表达，研究紫色甘薯花青素合成对光、糖和赤霉素等环境信号因子的响应，明确其调控类型、方式（直接或间接）和位置（组织部位和合成途径的环节），同时探讨光信号、赤霉素和糖在其中的作用和相互关系，从而为阐明紫色甘薯块根中花青素合成与积累的机理奠定理论和实验基础，为紫色甘薯的育种和栽培提供理论和技术指导。

鉴于紫色甘薯在研究植物地下部分花色素苷合成与基因表达调控方面具有试材的独特性，在开发天然色素方面具有应用潜力。本项目在前期已明确F3′H基因和DFR基因的结构及其表达水平与花青素合成存在相关性以及光照对紫色甘薯根或块根的花青素合成具有一定影响的基础上，采用紫色甘薯为材料，白心甘薯为对照，分别进行了不同光照条件、不同浓度糖类、赤霉素和茉莉酸甲酯处理，通过测定花青素含量和花青素合成途径一系列相关酶及转录因子基因的表达，研究紫色甘薯花青素合成对光、糖类、赤霉素和茉莉酸甲酯等环境信号因子的响应，明确了其调控类型主要为部分光依耐性，调控方式为间接，叶片等地上部分为光照的主要调控部位，并通过调控花青素合成途径的关键酶（如CHS、DFR、ANS等）的基因表达水平来调控花青素的生物合成，同时探讨不同转录因子之间的相互作用以及环境信号因子对转录因子基因表达的调控，发现赤霉素和茉莉酸甲酯对紫心甘薯花青素合成及转录因子MYB1的表达为正调控，而蔗糖为负调控。本项目研究结果为进一步阐明紫色甘薯块根中花青素合成与积累的机理奠定了理论和实验基础。