MYB和bHLH对杨梅果实花青苷合成的转录调控及其机制研究

花青苷是果实品质重要因子，提高果实花青苷含量既可改进果实色泽又能增强果实保健功能。杨梅果实花青苷含量在品种间存在显著差异，成为探讨植物花青苷代谢机制的良好试材。本项目拟借鉴项目组先前研究获得特异调控杨梅花青苷合成的MYB转录因子（MrMYB1）的经验和技术，分离和鉴别特异调控杨梅花青苷合成的bHLH转录因子家族成员，探讨其表达特性，同时应用双荧光素酶瞬时表达技术以及番茄转基因技术，重点探讨MrMYB1和bHLH对杨梅花青苷合成的转录调控及其机制，并分析两转录因子间的互作关系。项目研究对于阐明杨梅果实花青苷的积累机制具有重要意义，也为探索调控花青苷含量的措施和培育富含花青苷的杨梅品种奠定基础。

杨梅是我国南方重要的特色经济果树，花青苷是其成熟果实呈现红色的原因，同时也是杨梅果实主要的保健成分。为探讨杨梅果实花青苷生物合成的转录调控机制，本研究通过实时定量PCR、瞬时表达系统以及转基因等技术分离鉴定出可调控杨梅花青苷合成的MrMYB1、MrbHLH1和MrWD40-1三个转录因子。随着‘荸荠’果实的成熟发育，三者转录丰度与花青苷积累呈良好正相关性，此外MrMYB1和MrWD40-1的表达模式还具有典型的组织特异性。三者通过蛋白间的两两互作模式形成MrMYB1-MrbHLH1-MrWD40-1转录复合体，对花青苷积累的调控具有协同增强效应：尽管单一MrMYB1可诱导拟南芥和烟草特定组织花青苷的积累，然而该过程中内源bHLH起着不可替代的作用，研究证实只有MrMYB1和MrbHLH1协同表达时，才能诱导整株烟草花青苷的合成，MrWD40-1则可增强该效应。研究发现在调控花青苷积累过程中，MrMYB1-MrbHLH1-MrWD40-1转录复合体通过选择性调控MrCHI、MrF3’H、MrDFR1、MrANS和MrUFGT 5个花青苷合成基因启动子活性，进而调控杨梅果实花青苷合成，同时光照是该进程必需的因子之一。此外，杨梅花青苷转录调控机制与模式植物拟南芥和矮牵牛等并不完全一致，说明果实花青苷合成的调控具有物种特异性。