四川农业大学汤浩茹组在草莓花青素苷/原花青素合成调控机制方面取得新进展

以下文章来源于植物生物技术Pbj ，作者PBJ

近日，四川农业大学园艺学院汤浩茹教授团队在Plant Biotechnology Journal在线发表题为“A novel R2R3-MYB transcription factor FaMYB5 positively regulates anthocyanin and proanthocyanidin biosynthesis in cultivated strawberries (Fragaria × ananassa)”的研究论文。该论文揭示了FaMYB5正向调控草莓花青素苷和原花青素的全新功能，并对其分子调控机制进行了深入研究，为草莓果实等组织色泽调控提供了重要理论依据。

类黄酮途径代谢产物如花青素苷、原花青素、黄烷醇类化合物是影响花色、果色以及园艺产品品质的关键化合物，也在植物生物胁迫和非生物胁迫中发挥重要功能。以MYB-bHLH-WD40转录因子复合体为核心的类黄酮调控途径是深入研究并广泛报道的调节方式。园艺植物中（含草莓），MYB10被认为是调控核心。但课题组发现MYB10在草莓中具有显著的组织特异性，其表达局限在果实，尤其是果实成熟阶段。但草莓其他组织如花瓣、叶柄和短缩茎在很多品种中也积累明显的花青素苷，意味着可能存在其他调控成员。前人研究结果（Schaart et al., 2013）指出FaMYB5为1R-MYB成员，可能是原花青素和花青素苷合成的负调节因子，为FaMYB9/FaMYB10竞争性成员，但一直缺乏直接证据。

本研究首先从‘红颜’、‘小白’、‘白雪公主’和‘丰香’等不同栽培草莓品种中克隆了FaMYB5基因，结果一致支持FaMYB5编码R2R3类MYB成员。蛋白定位于细胞核中。与FaMYB10相比，该基因表达量不高，但在根系、叶片、花、果实等多个组织器官中稳定表达。以FaMYB10为对照，在不同草莓品种果实中瞬时表达，FaMYB5可显著促进花青素苷和原花青素的积累（图1）。液相色谱检测发现FaMYB5-OE产生了非草莓果实常见的花青素苷类型。进一步靶向代谢鉴定和全转录组测试分析发现，过表达FaMYB5不仅提高了矢车菊糖苷，多个类黄酮化合物如槲皮素糖苷、总原花青素和木质素合成途径中间产物均显著提升。转录组数据揭示了类黄酮代谢通路基因的表达变化，尤其是LAR和F3'H可能在FaMYB5行使功能中发挥作用。同时差异表达lncRNA分析发现FaMYB5基因座还编码了两个LncRNA，其表达水平与FaMYB5的表达存在显著的负相关性。

图1 瞬时表达FaMYB5对草莓花青素苷、原花青素积累及其合成通路结构和调节基因的影响

进一步，研究采用EMSA，双荧光素酶系统和基因瞬时表达试验验证了FaMYB5可直接结合F3‘H基因启动子，促进其转录；酵母双杂交和双分子荧光互补试验结果，结合基因共表达试验明确了以FaMYB5为核心的MBW复合体具体组分；并发现FaMYB5不能激活花青素苷转运蛋白TT19，与FaMYB10存在显著差异；传统认为的负调节因子FaMYB1在花青素苷调控中作用有限。基因瞬时表达、蛋白降解试验证明FaMYB5在转录水平受lncRNA-myb5的调控，在蛋白水平受FaBT2介导的泛素化降解途径调节（图2）。此研究为草莓及其他园艺作物花青素苷和原花青素的合成调控提供了新的分子靶点。

园艺学院在读博士研究生江雷雨、岳茂兰和刘勇强为论文共同第一作者，汤浩茹教授和陈清教授为论文共同通讯作者，园艺植物生物技术研究团队其他老师和多位研究生参与了此项研究。项目获得了国家自然科学基金面上项目（31872083）的资助。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.14024

转自：“iPlants”微信公众号

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