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兰州百合鳞茎花青素合成相关MYB与bHLH转录因子的筛选分析

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食品与发酵工业 2024年第2期50卷 57-66页

作者：范文广李保豫田辉李欣任海伟曹莹莹姜欣彤柴佳靖陈少青兰州理工大学生命科学与工程学院甘肃兰州730050

百合鳞茎在采后贮藏过程中,由于花青素的积累导致鳞茎变紫红色,进而影响其价值。该文基于兰州百合鳞茎转录组数据,利用生物信息学技术分析花青素相关转录因子,共分析了50个MYB转录因子与73个bHLH转录因子,包括序列的比对、理化性质分析... 详细信息

百合鳞茎在采后贮藏过程中,由于花青素的积累导致鳞茎变紫红色,进而影响其价值。该文基于兰州百合鳞茎转录组数据,利用生物信息学技术分析花青素相关转录因子,共分析了50个MYB转录因子与73个bHLH转录因子,包括序列的比对、理化性质分析、亚细胞定位、系统进化关系以及保守结构域预测。MYB分类结果显示,50个MYB转录因子中有2个属于1R-MYB类,44个属于R2R3-MYB类,3个属于3R-MYB类,1个属于4R-MYB类。50个MYB不稳定蛋白均为亲水性蛋白,亚细胞定位表明48个MYB定位于细胞核。73个bHLH均为不稳定蛋白,且72个都为亲水性,亚细胞定位显示58个bHLH定位于细胞核。通过与模式植物拟南芥MYB和bHLH转录因子构建进化树分析、保守结构域预测、基因表达量分析以及转录因子与结构基因的相关性分析,初步筛选出3个MYB基因和1个bHLH基因可促进兰州百合鳞茎花青素合成,为进一步深入研究兰州百合鳞茎花青素调控基因提供了理论支持。

关键词：兰州百合(Lilium davidii var.unicolor) 鳞茎 MYB转录因子 bHLH转录因子花青素合成

苹果PRE6-like基因的克隆及在其在花青素合成中的功能分析

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果树学报 2024年

作者：黄娟娟黄亚萍李文芳毛娟陈佰鸿甘肃农业大学园艺学院

【目的】通过验证苹果非典型成员多效唑抗性蛋白基因（PRE6-like）的功能，探索其在花青素生物合成中的调控作用。【方法】基于俄矮2号芽变枝条果皮转录组测序结果，筛选获得花青素合成相关调节基因MdPRE6-like，对其进行生物信息学分... 详细信息

【目的】通过验证苹果非典型成员多效唑抗性蛋白基因（PRE6-like）的功能，探索其在花青素生物合成中的调控作用。【方法】基于俄矮2号芽变枝条果皮转录组测序结果，筛选获得花青素合成相关调节基因MdPRE6-like，对其进行生物信息学分析，克隆CDS并构建过表达载体，瞬时表达金冠苹果果实，遗传转化苹果愈伤和拟南芥进行功能验证。【结果】MdPRE6-like cDNA全长279 bp，编码92个氨基酸，相对分子质量10 450.75 Da，理论等电点（pI）为6.41，含有HLH结构域，亚细胞定位预测结果为细胞核。组织特异性表达分析表明，MdPRE6-like基因在花、果皮中的表达量显著高于根和叶。瞬时表达金冠苹果表明，MdPRE6-like显著促进了金冠苹果果皮注射部位花青素的积累，并显著提高了花青素合成通路相关结构基因的表达水平。MdPRE6-like基因在苹果愈伤组织和拟南芥过表达表明，转基因苹果愈伤组织和拟南芥叶脉中的花青素含量显著高于野生型，且花青素合成通路结构基因表达水平上调。【结论】MdPRE6-like基因能够正向调控花青素的合成和积累，为后续MdPRE6-like基因参与改良苹果果实品质提供理论参考。

关键词：苹果 MdPRE6-like 花青素合成遗传转化表达水平

月季RhMYB114和RhMYB16调控花青素合成及花瓣细胞pH的分子机制

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月季RhMYB114和RhMYB16调控花青素合成及花瓣细胞pH的分子机制

作者：陈叶妮浙江农林大学

学位级别：硕士

月季（Rosa hybrida L.）为蔷薇科蔷薇属的常绿或半常绿灌木,是中国传统名花,也是世界著名的观赏植物之一。月季花色是其主要的观赏性状。花色主要由液泡中储存的花青素决定,而花瓣细胞液pH对花瓣呈色有一定程度的影响。目前关于花青素... 详细信息

月季（Rosa hybrida L.）为蔷薇科蔷薇属的常绿或半常绿灌木,是中国传统名花,也是世界著名的观赏植物之一。月季花色是其主要的观赏性状。花色主要由液泡中储存的花青素决定,而花瓣细胞液pH对花瓣呈色有一定程度的影响。目前关于花青素积累和花瓣细胞液pH调控的研究较少。为了探究MYB转录因子对花青素合成和花瓣细胞液pH调控,本研究基于不同色泽月季花瓣前期转录组数据,得到了与花青素合成相关的R2R3-MYB转录因子RhMYB114及花青素抑制子RhMYB16,通过分析其在花青素合成中的作用及对花瓣细胞液pH的影响,探究花青素合成与花瓣细胞液pH之间的调控机制,从而对月季花色调控及花色分子育种提供科学依据。主要研究结果如下:1.月季花瓣花青素含量与花瓣细胞液pH相关。红色系月季花瓣的细胞液pH比白色系月季花瓣的细胞液pH低。基于前期月季红色品种‘Violet’和白色品种‘Iceberg’花瓣转录组进行分析,‘Violet’中Rh CHS、Rh F3H、Rh DFR、Rh ANS等花青素合成关键基因以及P3B-ATP酶家族成员Rh PH1表达量显著高于‘Iceberg’。同时在红花中RhMYB114、Rh DFR、Rh ANS表达量较高,RhMYB16在白花中表达量较高。最终筛选得到与花青素合成相关的R2R3-MYB转录因子RhMYB114及RhMYB16。2.序列分析表明,RhMYB114和RhMYB16属于R2R3-MYB类转录因子,RhMYB114含有S6 A保守基序,属于花青素合成激活因子。RhMYB16端含有SG4-MYB保守基序C1 motif、C2/EAR motif和C5 motif,属于花青素合成抑制因子。亚细胞定位和转录激活活性分析结果表明,RhMYB114定位于细胞核,具有转录激活活性;RhMYB16定位在细胞核,无转录激活活性。3.在烟草中超量表达RhMYB114,烟草花瓣花青素含量显著增加,细胞液pH则显著降低,Nt CHS、Nt DFR、Nt ANS等花青素合成相关基因表达显著上调。相反,RhMYB16在烟草中超量表达后,烟草花色变白,花青素含量显著降低,花瓣细胞液pH升高。在月季‘萨曼莎’体细胞胚中超量表达RhMYB114,与对照相比月季体细胞胚颜色由浅黄色变为深红色,花青素含量显著增加,细胞液pH降低。以超量表达RhMYB114的月季体细胞胚为受体转入RhMYB16,RhMYB114+RhMYB16共转化月季体细胞胚后显著降低月季体细胞胚花青素的含量并抑制Rh CHS、Rh DFR、Rh ANS、Rh PH1的表达,细胞液pH显著升高。上述结果表明,RhMYB114促进月季花青素合成和细胞液酸化,而RhMYB16抑制月季花青素合成和细胞液酸化。酵母双杂交实验（Yeast two hybrid,Y2H）分析结果表明,RhMYB114与RhbHLH3和RhbHLH33互作,RhMYB16与RhbHLH3和RhbHLH33互作。双分子荧光互补实验（Bimolecular fluorescence complementation,Bi FC）和荧光素酶互补实验（Luciferase complementation imaging assay,LCI）进一步证实上述结果。4.在月季‘Pride’花瓣中瞬时表达。结果显示,超量表达RhMYB114+RhbHLH3与RhMYB114+RhbHLH33能够使花瓣变红,花青素含量增加,花瓣细胞液pH降低,然而,RhMYB114+RhbHLH3+RhMYB16与RhMYB114+RhbHLH33+RhMYB16分别瞬时转化花瓣后,花瓣红色变浅,花青素含量显著减少,花瓣细胞液pH上升。5.双荧光素酶实验（Dual-luciferase reporter assay,Dual-LUC）结果显示,RhMYB114+RhbHLH3与RhMYB114+RhbHLH33可以激活Rh DFR、Rh ANS、Rh PH1,RhMYB114+RhbHLH3+RhMYB16与RhMYB114+RhbHLH33+RhMYB16则减弱了Rh DFR、Rh ANS、Rh PH1的表达。竞争性LCI结果显示,RhMYB16抑制了RhMYB114+RhbHLH3/RhMYB114+RhbHLH33复合体的活性,表明RhMYB16与RhMYB114竞争性结合RhbHLH3或RhbHLH33。6.酵母单杂交实验（Yeast one hybrid,Y1H）结果表明,RhMYB114可以结合RhMYB16启动子,RhMYB16可以结合RhMYB114的启动子。利用Dual-LUC进一步验证RhMYB114和RhMYB16的关系,RhMYB114可以激活RhMYB16,然而RhMY

关键词：月季 RhMYB114 RhMYB16 花青素合成细胞液pH 反馈回路

转录因子HY5在植物花青素合成中的调控作用

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植物遗传资源学报 2022年第3期23卷 670-677页

作者：赵亚男张会灵张中华刘菊张菊平河南科技大学园艺与植物保护学院洛阳471000

花青素是植物中重要的类黄酮化合物,在果实着色、抗逆境等方面起着重要的生理作用。富含花青素的食物对人体也有良好的保健作用,如抗衰老、防止血管硬化等。花青素的生物合成与积累不仅受到自身结构基因、调节基因以及植物激素的影响,... 详细信息

花青素是植物中重要的类黄酮化合物,在果实着色、抗逆境等方面起着重要的生理作用。富含花青素的食物对人体也有良好的保健作用,如抗衰老、防止血管硬化等。花青素的生物合成与积累不仅受到自身结构基因、调节基因以及植物激素的影响,也会受到外界环境因素(如光照、温度等)的影响。其中,光照是影响植物花青素合成与积累的重要因素之一,因此解析植物从接收光信号到影响花青素合成的调控机制有重要的生物学意义。HY5(ELONGATED HYPOCOTYL5)作为碱性亮氨酸拉链(bZIP,basic leucine zipper)类转录因子,在调控植物生长发育的过程中发挥着重要的作用,它是第一个被发现参与光形态建成的转录因子,在植物花青素生物合成的过程中也发挥着关键性的调控作用。本文综述了HY5蛋白在植物花青素合成通路中响应光信号机制并激活下游转录因子和结构基因的转录特征,概述了该转录因子与BBX蛋白互作进而调控花青素合成积累过程,旨在为后续深入阐明HY5介导植株类黄酮化合物代谢及响应光信号机理提供理论依据。

关键词： HY5 花青素合成转录因子转录调控

拟南芥AtGLKs调控花青素合成的分子机制研究

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拟南芥AtGLKs调控花青素合成的分子机制研究

作者：赵东鸣江西农业大学

学位级别：硕士

花青素在植物生长发育的过程具有重要的作用,如参与光保护、帮助传粉、抵抗病原微生物的侵染等。高等植物花青素的合成受糖信号、光信号和非生物胁迫等多种内源因子和外界环境信号的调控。At GLKs属于GARP家族的转录因子,虽然At GLKs调... 详细信息

花青素在植物生长发育的过程具有重要的作用,如参与光保护、帮助传粉、抵抗病原微生物的侵染等。高等植物花青素的合成受糖信号、光信号和非生物胁迫等多种内源因子和外界环境信号的调控。At GLKs属于GARP家族的转录因子,虽然At GLKs调控高等植物叶绿体发育的功能已被深入研究,但其是否参与调控花青素的合成则鲜有报道。为了深入研究At GLKs在参与光信号和糖信号调控花青素合成的功能,本研究利用正向和反向遗传学的方法,深入探究模式植物拟南芥At GLKs调控花青素合成的分子机制,研究主要结果如下:*** GLK1和At GLK2功能缺失型的双突变体glk1glk2中花青素的合成显著低于野生型和glk2,但glk1中花青素的积累水平与野生型比较并无明显变化,表明At GLK1和At GLK2在调控花青素合成的功能中存在冗余。过表达At GLK1和At GLK2均能促进转基因拟南芥幼苗花青素的积累,同时编码花青素合成和调控相关基因的表达水平显著升高,表明At GLKs是调控拟南芥花青素合成的正调控因子。*** GLK1主要在拟南芥幼苗的绿色组织中表达,并且外源蔗糖处理显著增强At GLK1启动子的活性。质体逆向信号显著诱导拟南芥幼苗花青素的合成,其中,At GLK1在质体逆向信号途径中负调控花青素合成。另外,At GLK1在At MYBL2的上游正调控蔗糖诱导拟南芥幼苗花青素的合成。*** GLK2参与光诱导拟南芥幼苗花青素的合成,At GLK2的表达水平在At HY5功能缺失型突变体中显著降低,进一步的研究发现hy5突变体背景下过表达At GLK2的拟南芥幼苗花青素积累水平显著低于过表达At GLK2的转基因拟南芥幼苗,并且花青素合成和调控关键基因的表达水平也降低,表明At GLK2通过At HY5介导的光信号正调控拟南芥幼苗花青素的积累。

关键词：拟南芥花青素合成 AtGLKs AtHY5 AtMYBL2

花青素合成相关基因在二倍体彩色马铃薯薯肉中的表达分析

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分子植物育种 2021年第8期19卷 2480-2490页

作者：蒋伟尹磊罗晓庆包丽仙卢丽丽洪明伟李先平云南省农业科学院经济作物研究所昆明650205 云南省农业科学院经济作物研究所云贵高原马铃薯与油菜科学观测实验站昆明650200 云南农业大学园林园艺学院昆明650201

为了探究彩色马铃薯薯肉颜色分布的机理,本试验利用RT-PCR技术,检测了与花青素合成相关的6种结构基因和4种调节基因,在彩色马铃薯杂交组合后代中不同薯肉颜色个体以及同一薯块中不同薯肉颜色部分的表达情况,研究这些结构基因和调节基因... 详细信息

为了探究彩色马铃薯薯肉颜色分布的机理,本试验利用RT-PCR技术,检测了与花青素合成相关的6种结构基因和4种调节基因,在彩色马铃薯杂交组合后代中不同薯肉颜色个体以及同一薯块中不同薯肉颜色部分的表达情况,研究这些结构基因和调节基因在薯肉中的表达模式。结果显示,在75个杂交后代中,除结构基因DFR外,其余5个结构基因在红色和紫色薯肉中都有较高的表达量,而在81%(StCHS)~93%(StF3H)黄色或白色薯肉中表达量比较低甚至不表达;4个调节基因在90%(StAN2)~100%(StMBA113)黄色或白色薯肉以及所有紫色(除G17-23-36外)和红色薯肉中都有表达。本研究结果表明,来自同一父母本的后代薯肉颜色的差异可能是由结构基因表达量的差异或者在花青素合成通路存在结构基因没有表达而导致,而且4个调节基因可能并不是限制花青素合成的关键转录因子。

关键词：彩色马铃薯(Solanum tuberosum L.) 花青素合成 RT-PCR 表达分析

青稞籽粒花青素合成的长链非编码RNA的鉴定与调控机制

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青稞籽粒花青素合成的长链非编码RNA的鉴定与调控机制

花生花青素合成相关基因的表达与种皮颜色关系

第二十届中国作物学会学术年会

作者：郑凯峰张凡凡韩生成北京师范大学/抗性基因资源与分子发育北京市重点实验室

【研究背景】青稞俗称裸大麦,是青藏高原地区的口粮作物,也是我国最重要的杂粮作物之一。青稞具有"四高四低"(高蛋白、高可溶性纤维、高维生素、高矿物质;低脂肪、低糖、低胆固醇、低钠)的营养成分构成,也是最重要的健康食品。许多植物... 详细信息

【研究背景】青稞俗称裸大麦,是青藏高原地区的口粮作物,也是我国最重要的杂粮作物之一。青稞具有"四高四低"(高蛋白、高可溶性纤维、高维生素、高矿物质;低脂肪、低糖、低胆固醇、低钠)的营养成分构成,也是最重要的健康食品。许多植物都拥有积累花青素并利用其着色的能力,而花青素对人类健康也非常有益。在青稞中,目前对花青素形成机制的研究仅仅停留在揭示其合成代谢的蛋白编码基因(PCG)的水平;【材料与方法】本项研究中,我们综合多个软件和算法,建立了一个较为可靠的长链非编码RNAs(lncRNA)筛选管道。基于最新公布的青稞基因组,对已发表的紫色和白色青稞种皮中沿发育梯度的转录组数据进行了深入的生物信息学挖掘,首次鉴定出9000余个青稞籽粒lncRNAs;【结果与分析】首先,在全转录组范围记录了青稞lncRNAs的特征:GC含量波动、长度不均匀、外显子数量类型和转录本分类多样。另外,还发现了一些青稞lncRNAs在大麦和其他单子叶植物中存在可检测的序列保守性。进一步对白青稞和紫青稞中具有显著差异表达的lncRNAs(DElncRNAs)和PCGs(DEPCGs)进行分析。结果表明,这些差异表达基因主要集中在种子发育的后期。对lnc RNA调控靶基因的作用分析表明,DElncRNAs一方面可能顺式调控与多种花青素合成途径相关的DEPCGs,包括乳熟末期和蜡熟初期的黄酮类和花青素生物合成。另一方面,基因共表达分析结果也表明,lncRNAs可能通过反式调节上调花青素合成途径上的PCGs进而影响种皮颜色。另外,青稞lncRNAs和许多转录因子的交织也可能在种皮着色中发挥作用;【结论】因此,通过本项目的研究,首次绘制了包含青稞lncRNAs的花青素合成途径动态图谱。该工作扩充了选育健康营养的新型"紫色谷物"的遗传资源库,并从lnc RNA的角度提供了更多关于青稞花青素合成的见解,有助于后续作物分子设计育种的发展。

关键词：长链非编码RNA 蛋白编码基因花青素合成籽粒颜色青稞

来源： cnki会议评论

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中国油料作物学报 2017年第5期39卷 600-605页

作者：李海芬邱金梅陈小平洪彦彬梁炫强广东省农业科学院作物研究所广东省农作物遗传改良重点实验室广东广州510640

为了探讨花青素合成相关基因表达与种皮颜色的关系,本文采用HPLC和实时荧光定量PCR技术,分析4种不同种皮颜色的花生品种种皮花青素的种类和含量,以及花青素合成相关基因在4个品种5个荚果发育关键时期的差异表达。结果表明:花生种皮的花... 详细信息

为了探讨花青素合成相关基因表达与种皮颜色的关系,本文采用HPLC和实时荧光定量PCR技术,分析4种不同种皮颜色的花生品种种皮花青素的种类和含量,以及花青素合成相关基因在4个品种5个荚果发育关键时期的差异表达。结果表明:花生种皮的花青素主要由飞燕草色素、矢车菊色素和天竺葵色素等三种色素组成;花生种皮的外观颜色和深浅主要由飞燕草色素和矢车菊色素含量决定,飞燕草色素和矢车菊色素含量越高,种皮颜色越深。花青素合成相关基因主要在种子充实期(开花后约40~50d)上调表达。花生种皮颜色的深浅与查耳酮合成酶基因(CHS)、查耳酮异构酶基因(CHI)、二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)、类黄酮-3'羟化酶基因(F3'H)和花色苷合成酶基因(ANS)等基因在种子充实期高表达显著相关。上述5个基因表达量愈高,种皮颜色愈深。

关键词：花生品种种皮颜色花青素合成相关基因差异表达

基于高通量测序筛选‘紫娟’花青素合成相关的miRNA

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茶叶科学 2019年第6期39卷 681-691页

作者：陈林波夏丽飞刘悦孙云南蒋会兵田易萍陈亮云南省农业科学院茶叶研究所/云南省茶树种质资源创新与配套栽培技术工程研究中心/云南省茶学重点实验室云南勐海666201 中国农业科学院茶叶研究所浙江杭州310008

为筛选调控紫娟茶树花青素合成相关miRNA,以茶树品种紫娟(ZJ)、云抗10号(YK)和福鼎大白茶(FD)为材料,构建了miRNA文库。鉴定出46种已知的miRNAs和67种新的miRNAs,预测到具有注释的靶基因765个。通过差异表达分析,筛选出在ZJ与YK、ZJ与F... 详细信息

为筛选调控紫娟茶树花青素合成相关miRNA,以茶树品种紫娟(ZJ)、云抗10号(YK)和福鼎大白茶(FD)为材料,构建了miRNA文库。鉴定出46种已知的miRNAs和67种新的miRNAs,预测到具有注释的靶基因765个。通过差异表达分析,筛选出在ZJ与YK、ZJ与FD共有差异表达的miRNA24个。通过对24个差异表达miRNA的靶基因分析,筛选出可能参与调控花青素合成的miRNA 4个,包括miR828a、miR845c、novel14和novel87,其预测的靶基因包括转录因子基因MYB4、MYB23、MYB26、MYB82、bHLH74以及4-香豆酰辅酶A链接酶(4CL)、二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)和UDP-葡萄糖黄酮3-O-葡糖基转移酶(UFGT)等基因。利用RT-PCR分析8个差异表达的miRNA,其结果与转录组分析一致。本研究结果为进一步开展茶树花青素生物合成的调控机制研究奠定基础。

关键词：茶树花青素合成高通量测序 miRNA 靶基因