草莓MYB10基因单核苷酸突变阻断果实花青素合成的机理研究

The color of strawberry mainly results from the accumulation of anthocyanins. MYB10 is a master regulator of plant anthocyanins accumulation, which modulates the expression of anthocyanin synthesis gene through cis-element variations and methylation in its own promoter region. A single nucleotide mutation in the coding region of MYB10 gene was found by genetic map construction, gene mapping, high-throughput sequencing. And this single nucleotide mutation was co-segregated with the fruit phenotype in F2 population and different strawberry varieties. To understand how single nucleotide mutation in MYB10 regulates anthocyanins accumulation in strawberry, we will investigate the protein level of MYB10 in red and yellow strawberry and construct MYB10 gene overexpression plasmids and transform them into yellow fruit strawberry for functional complementary analysis. Moreover, the mutation region is located in MYB transcription factor R2 DNA-binding domain, therefore, electrophoretic mobility shift assay and yeast one-hybrid will be carried out and to unravel the mechanism of blocking anthocyanin synthesis in strawberry by a single nucleotide mutation in MYB10. All these data will lay a solid foundation for color breeding of strawberry.

草莓果实红色主要是源于花青素的积累。MYB10是植物花青素合成中的一个重要调节因子，主要是通过自身启动子区域元件变异或甲基化影响自身转录水平进而调节花青素合成。我们以黄果草莓与红果草莓的杂交群体为试材，通过遗传图谱构建、基因定位、高通量测序发现黄果草莓的MYB10基因编码区存在一个单核苷酸突变，进一步在F2群体及不同草莓品种中分析发现，该单核苷酸突变位点与草莓色泽表型共分离。为探讨草莓MYB10基因单核苷酸突变对草莓花青素合成的影响，本研究拟检测MYB10在红果和黄果中的蛋白表达水平；构建MYB10基因的过表达载体，并在黄果草莓中进行功能互补验证。同时由于该突变位点位于MYB转录因子 R2 DNA 结合结构域，因此，将通过酵母单杂交和凝胶迁移实验对其结合活性进行分析。本研究旨在揭示MYB10基因单核苷酸突变对其基因功能的影响及阻断花青素生物合成的机理，为草莓果色育种奠定基础。

草莓果实红色主要是源于花青素的积累。MYB10是植物花青素合成中的一个重要调节因子，主要是通过自身启动子区域元件变异或甲基化影响自身转录水平进而调节花青素合成。我们以黄果草莓与红果草莓的杂交群体为试材，通过遗传图谱构建、基因定位、高通量测序发现黄果草莓的MYB10基因编码区存在一个单核苷酸突变，进一步在F2群体及不同草莓品种中分析发现，该单核苷酸突变位点与草莓色泽表型共分离。为探讨草莓MYB10基因单核苷酸突变对草莓花青素合成的影响，本研究分析了MYB10在不同发育时期红果和黄果中的基因表达水平，发现二者没有显著差异；构建了红果和黄果草莓MYB10基因的过表达载体，并在黄果草莓中进行功能互补验证，发现黄果MYB10转基因草莓植株和野生型表型一样，但是红果MYB10转基因植株的花托变红。酵母单杂和荧光素酶试验表明黄果和红果MYB10均能与草莓CHS和F3H基因启动子结合，下一步将利用双荧光素酶报告系统比较LUC/REN值，对红果和黄果MYB10对CHS和F3H基因启动子的驱动能力大小进行比较；同时我们发现红果色氨酸到黄果丝氨酸突变位点为磷酸化修饰关键位点。通过对该位点进行点突变，分别模拟去磷酸化及持续磷酸化，发现模拟去磷酸化的丙氨酸（M1）产生了较强的荧光素酶信号，而模拟拟持续磷酸化的天冬氨酸（M2）却几乎没有荧光素酶信号，这说明该位点磷酸化可能影响和下游结构基因的结合，进而影响花青素的积累，后续需要通过对黄果和红果中MYB10蛋白磷酸化水平进行检测，分析是否该位点磷酸化是导致果色变化的关键原因。这些研究结果初步揭示了MYB10基因单核苷酸突变对其基因功能的影响及阻断花青素生物合成的机理，为草莓果色育种奠定基础。