植物MYB转录因子调控苯丙烷类生物合成研究

植物苯丙烷类化合物和人类生活密切相关,可用于生产医药、染料、农药、香料等。但是其生物合成也是非常复杂的过程,严格受到植物细胞内基因表达时间和空间的调控。该研究总结了植物苯丙烷类物质的生物合成途径及参与植物苯丙烷类物质合成调控的转录因子,重点阐述了MYB转录因子调控木质素的生物合成过程、R2R3 MYB转录因子调控黄酮醇及花青素的生物合成过程,并提出了植物苯丙烷类物质代谢研究存在的问题,以期为苯丙烷类化合物的研究和利用提供理论参考。     

冬枣果皮着色过程中类黄酮类物质成分及含量的变化

以‘冬枣’为试材,对果皮着色过程中类黄酮类物质的成分及含量变化进行了研究。在果皮中共检测到5种黄酮醇类物质和8种黄烷醇类物质,未检测到花色苷类物质。黄烷醇类物质在果实呈现绿色时大量合成,随着果实变红,其含量下降,而黄酮醇类物质在果实全红时含量最高。贮藏促进了果皮中的类黄酮类物质的合成。     

R2R3-MYB转录因子CitMYB21对柑橘类黄酮生物合成的影响

以‘巴西酸橙’（Citrus aurantium L.）、‘本地早橘’（C. reticulata Blanco）、‘桂花蒂南丰蜜橘’（C. reticulata Blanco）、‘北碚447锦橙’[C. sinensis(L.)Osbeck]等30份柑橘种质为试材，挖掘与柑橘类黄酮生物合成相关的R2R3-MYB转录因子。通过比较转录组分析发现ERF、MYB以及Dof转录因子家族与果实发育过程中类黄酮的代谢密切相关，其中两个R2R3-MYB转录因子基因CitMYB21(Ciclev10021699m)和CitMYB33(Ciclev10012152m)的表达水平与类黄酮生物合成途径中的关键结构基因CitCHS2的表达量明显负相关。系统发育分析显示，这两个基因分别属于R2R3-MYB中的第2和第1亚族。从‘北碚447锦橙’中克隆得到了CitMYB21编码区的全长序列，共804 bp，编码267个氨基酸。CitMYB21的表达有显著的组织特异性及明显的种质特异性，并与类黄酮的含量呈显著负相关。CitMYB21沉默的柑橘植株叶片中类黄酮含量显著增加，而瞬时过表达的果皮中类黄酮的含量明显降低。...     

‘早酥’梨及其红皮芽变‘红早酥’梨类黄酮组分变化与合成模式研究

【目的】探讨不同发育时期‘早酥’梨及其红皮芽变‘红早酥’梨果皮类黄酮组成与合成模式。【方法】以‘早酥’梨与芽变‘红早酥’梨不同发育时期的果实为材料,通过HPLC-MS2法测定其果实发育过程中类黄酮组分的含量变化,通过实时荧光定量PCR测定相关合成基因表达水平的变化。【结果】‘早酥’梨和‘红早酥’梨果皮类黄酮组分与含量差异较大,差异主要集中在黄酮醇、原花青素和花青苷代谢支路。2个品种果实自然发育过程中的类黄酮积累模式基本一致,以酚酸、原花青素、黄酮醇和花青苷为主的多数类黄酮组分的合成高峰位于果实发育早期,随着果实发育成熟,酚酸类物质含量呈现不断下降趋势,大部分原花青素、花青苷和黄酮醇类物质在果实膨大期后含量维持稳定。‘早酥’梨葡糖糖苷类黄酮、原花青素组分儿茶素和原花青素B2在果实成熟期出现第二个积累高峰。类黄酮合成高峰期,大多数类黄酮合成基因表达水平达到峰值。果实发育后期,下游类黄酮合成基因DFR、ANR、ANS和UFGT表达量相应提高。【结论】‘红早酥’梨果皮比‘早酥’梨果皮含有更多类黄酮物质,特别是类黄酮糖苷衍生物的种类更为丰富,含量也显著升高。‘红早酥’梨和‘早酥’梨果皮中的类黄酮合成高峰均位于果实发育早期。随着果实的发育,‘红早酥’成熟果皮中类黄酮组分含量虽有下降,但仍含有较高水平的原花青素和类黄酮糖苷类衍生物。     

百日草花青素苷合成相关MYB转录因子筛选及ZeMYB9功能研究

以百日草‘梦境红色’作为试验材料，基于其转录组初步鉴定出33个MYB转录因子。系统进化树分析，鉴定出10个可能参与调控花青素苷合成的R2R3-MYB蛋白，其中S4亚族5个、S6亚族3个、S7亚族2个。结合这10个MYB基因表达和花瓣花青素苷含量变化结果，推测S4亚族Ze MYB32可能负调控花青素苷的合成，而Ze MYB3和Ze MYB16可能促进花青素苷的积累。此外，S6亚族Ze MYB9和Ze MYB10可能正调控花青素苷的合成。进一步研究发现，Ze MYB9定位于细胞核内。烟草中过表达Ze MYB9显著促进其叶片花青素苷的积累，花青素苷合成相关基因上调表达，表明Ze MYB9正向调控花青素合成。     

套袋对桃果实成熟过程中酚酸类和类黄酮类物质积累的影响

 以‘晚蜜’桃为试材, 果实于盛花后75 d套袋、盛花后144 d除袋, 以未套袋果作对照, 应用HPLC - MS技术对果皮中酚酸类和类黄酮类物质进行了定性定量分析。在成熟果中分离、检测到了3种酚酸类物质, 8种黄酮醇类物质, 5种黄烷- 3 - 醇类物质和2种花色苷类物质。伴随果实成熟, 酚酸类和黄烷- 3 - 醇类物质的含量逐渐下降; 黄酮醇类物质在果实发育早期含量较高, 而后逐渐降低, 果实着色初期其含量骤然上升, 到成熟后期又急剧下降; 未套袋果在盛花后144 d已有花色苷积累, 套袋果除袋后果皮迅速合成花色苷。成熟期套袋果和未套袋果中的酚酸和黄烷- 3 - 醇类物质的含量没有差异, 但套袋果中花色苷类和黄酮醇类物质的含量显著高于未套袋果, 其中套袋果的花色苷含量为未套袋果的1174倍。试验表明, 酚酸类和黄烷- 3 - 醇类物质对光较敏感, 套袋显著抑制了这两类物质的合成, 但未影响成熟果中的含量, 套袋处理增加了成熟果中花色苷和黄酮醇的积累。桃果皮中的花色苷类物质代谢在果实发育早期向花色苷以外的各分支代谢方向进行, 果实着色初期同时积累黄酮醇和花色苷, 到成熟后期主要为花色苷的合成。     

桂花R2R3-MYB家族基因鉴定及其在花开放过程中的表达分析

对桂花(Osmanthus fragrans)R2R3-MYB转录因子进行鉴定和生物信息分析,分析相关基因在花开放过程中的表达,获得了响应相对低温调控桂花花开放和着色等的关键基因。利用转录组数据分析得到35个桂花R2R3-MYB,这些基因均包含R2R3结构域,且高度保守。通过分析MYB基因在19℃(花能开放)和23℃(花不能开放)处理以及不同组织中的相对表达量发现,Of MYB1、Of MYB12、Of MYB14、Of MYB23、Of MYB24随着花的开放表达量逐渐升高,其中Of MYB1和Of MYB14在盛花期的花瓣中表达量最高,表明其可能参与桂花着色的过程;而Of MYB4、Of MYB5、Of MYB17、Of MYB28、Of MYB34在花开放过程中的表达量呈先升高后降低的趋势,尤其是Of MYB5、Of MYB17在花芽(圆珠期)中表达量最高,表明其可能参与了花开放过程的调控。     

转座子介导MYB在果树花青素合成中的调控作用

着色是果实的重要品质性状,也是果树育种计划的重要目标之一。随着更多高质量的果树基因组测序完成,与花青素相关的果实着色的分子调控机制已取得了重要进展,特别是转座子作为重要调控元件控制MYB转录因子影响果实着色的机制,在一些重要果树上已被揭示。综述了转座子调控果树果实着色的相关进展,特别是基于基因组给出了控制梨果实着色的2个重要转录因子MYB10和MYB114启动子区的转座子插入注释,希望能为红色梨以及其他园艺植物果实着色的分子生物学研究提供有价值的线索和思路。     

百子莲MYB家族鉴定及蓝色形成关键基因功能分析

利用生物信息鉴定百子莲MYB家族成员，挖掘并验证了调控百子莲蓝色花色形成的关键基因。以全长转录组测序数据作为参考序列，鉴定得到百子莲123个MYB家族成员，包括60个R2R3-MYB、4个3R-MYB、2个4R-MYB和57个1R-MYB基因。对调控类黄酮生物合成的主要亚家族R2R3-MYB进行分析发现，R2-和R3-repeats的序列较为保守，根据系统进化关系分为22个亚组（A1～A22）。特殊的是，相较拟南芥的25个亚组，百子莲缺乏正向调控花色素苷合成的典型亚组S6。与花色形成相关的其他亚组有A18、A17和A16，其成员ApMYB4、ApMYB6、ApMYB7、ApMYB12和ApMYB111定位于细胞核，ApMYB123集中分布于核仁中。在蓝色百子莲花瓣着色过程中，ApMYB12显著上调表达，而ApMYB111显著下调表达。ApMYB4、ApMYB6和ApMYB7在蓝花各发育阶段的表达量均低于白花，预示这些基因可能是百子莲蓝色形成的负调控因子。ApMYB123在白花的开放前期大量表达，说明该基因可能在此阶段促进花瓣合成原花青素。在烟草中过表达ApMYB12，烟草花瓣颜色较野生...     

欧洲葡萄VvMYB6正向调控花青素合成

从欧洲葡萄‘粉红亚都蜜’中克隆到1个MYB转录因子基因VvMYB6。VvMYB6蛋白定位在细胞核,其N端包含1个保守的R2R3结构域。在葡萄中,VvMYB6主要在在根、花器官及果实发育早期表达。在烟草中异位表达VvMYB6,显著促进花瓣和雄蕊中花青素的积累;代谢组分析发现,相比野生型,转基因植株花中累积高含量的飞燕草色素和矢车菊色素。转基因烟草植株中查尔酮合酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHI)、黄烷酮4–还原酶(DFR)、花青素合酶(ANS)和UDP葡萄糖–类黄酮–O–葡萄糖基转移酶(UFGT)基因表达显著上调。结果表明VvMYB6正向调控花青素合成。     

紫心大白菜花青素积累特性及相关基因表达分析

 利用徒手切片法、pH差计法及实时荧光定量RT-PCR技术,观察和测定紫心大白菜与同源非紫心大白菜[Brassica campestris L. ssp. pekinensis（Lour）Olsson]花青素在叶片中的分布和总含量变化,比较叶片中花青素合成途径关键酶基因及其转录调控因子的表达特点。结果表明,紫心大白菜花青素不均匀分布于叶片中,尤以叶表皮细胞及临近表皮的叶肉细胞内最为丰富,并且内层球叶含量高于外层球叶。紫心大白菜心叶中花青素含量最高为0.79 mg · g^-1 FW,对照09S17混合样的叶片中花青素总含量为0.01 mg · g^-1 FW。荧光定量PCR分析表明,花青素生物合成途径上游关键酶基因CHS、CHI、F3H、F3′H及下游修饰基因UFGT、转运酶基因GST与转录因子MYB0在紫色大白菜心叶中上调表达,下游关键酶基因DFR、ANS、LDOX与转录因子MYB2、MYB4、MYB12和MYB111的表达在整个紫心大白菜中大幅上调,推测这可能是紫心大白菜花青素积累的重要原因,其中MYB2和MYB4可能起主要作用。     

砀山酥梨和秋白梨酚类物质UPLC–PDA–MS/MS–ESI分析

采用超高效液相色谱—二极管阵列—串联四级杆质谱联用法(UPLC–PDA–MS/MS–ESI)对砀山酥梨和秋白梨果皮、果肉和果心(不含种子)中的酚类物质进行了分析。结果表明,两个品种检出42种酚类组分。大多数酚类物质在果皮中含量最高,仅绿原酸和Z–咖啡酰奎尼酸在果心最高。果皮中的酚类物质种类最多,砀山酥梨果皮中含有5大类42种;秋白梨果皮中含有4大类30种,砀山酥梨比秋白梨多7种黄酮类组分和3种槲皮素糖苷类物质。在果心和果肉中未检出黄烷醇类、黄酮醇类和黄酮类物质。在砀山酥梨果皮中鉴定出其他梨果实中尚未见有报道的芹菜素7–O–芸香糖苷,在砀山酥梨和秋白梨果皮中鉴定出原花青素B1和B2两种原花青素二聚体和原花青素C1及暂命名的C-1、C-2和C-3等4种原花青素三聚体。     

辣椒MYB基因家族的鉴定及与辣味关系分析

利用生物信息学方法从辣椒全基因组数据库中筛选出172个MYB转录因子,并对其序列特征、染色体定位、进化关系、蛋白质保守基序和基因结构等进行综合分析,同时通过辣椒果实不同发育阶段胎座组织转录组测序筛选与辣味可能相关的MYB基因。结果表明,辣椒MYB有1R、2R（R2R3）、3R、6R等类型,其中R2R3型居多,结构域分析表明其具有典型的W型R2R3保守基序;获取20个motif元件并进行位置分析,发现同一支MYB蛋白具有相似的结构特征;进一步与拟南芥聚类得到37个类群,推测具有多种生物学功能。转录组测序发现,CaMYB98、CaMYB168等12个MYB表达量符合‘黄魔王’辣椒果实胎座组织在不同发育期的辣椒素含量变化规律,推测其可能通过特异位点的结合来上调或下调相关蛋白的表达,从而达到对辣椒素代谢路径的调控,可作为辣味调控的重要候选基因进一步研究。     

黑莓RuMYB10基因的克隆和表达

【目的】从黑莓中克隆RuMYB10的编码区全长序列,并分析其在黑莓果实发育过程中的表达情况与果实花青素苷积累的关系。【方法】以黑莓基因组DNA为模板,通过同源克隆和SON-PCR技术获得了RuMYB10基因全长编码序列(Accession No.:JQ359611);并以黑莓果实mRNA为模板进行验证。采用实时定量PCR技术检测该基因在果实不同发育阶段的表达水平。【结果】结果表明,该基因编码区全长共1 837 bp,编码216个氨基酸,推导蛋白分子质量为24 863 Da。具有MYB转录因子家族特有的R2R3保守序列。含有两个内含子,第2个内含子长度为750 bp,占全长40.8%;在R3重复单元中存在与bHLH因子互作的‘[DE]Lx2[RK]x3Lx6Lx3R’序列;而促进花青素苷合成的MYB转录因子3个特征氨基酸残基中的丙氨酸(A)被丝氨酸(S)取代。RuMYB10基因在黑莓果实发育后期,即果实变红到最后变黑的过程中大量表达,与花青素苷的积累相一致。【结论】从黑莓中克隆到包含完整ORF的转录因子基因RuMYB10,具有MYB因子家族结构特征和bHLH因子结合域,且在果实花青素苷积累高峰期表达量最高。     

草莓果实发育过程中花色苷和黄酮醇类物质的形成

以‘赛娃’草莓为试材,研究了果实中花色苷和类黄酮类物质的形成机制。在‘赛娃’果实中共检测到12种花色苷和7种黄酮醇类物质。幼果期(盛花后15～25 d)果实内没有花色苷的积累,但黄酮醇类物质大量积累;随着果实成熟,花色苷含量逐渐增加,黄酮醇类物质含量降低;遮光导致花色苷和黄酮醇类物质的积累降低了70％～90％,尤其是花青素糖苷和槲皮素糖苷的含量降低了90％以上,表明遮光抑制草莓花色苷和黄酮醇类物质的积累,且对花青素、槲皮素合成的抑制明显高于花葵素和山奈酚。草莓果实类黄酮类物质代谢在发育前期主要向双氢槲皮素方向合成,果实成熟期主要向花葵素方向合成。     

茄子花青素合成相关基因SmMYB 的克隆与表达分析

 以茄子（Solanum melongena L.）‘YZ14’（紫茄）和‘YZ3’（白茄）为试验材料,采用 同源克隆与RACE（rapid amplification of cDNA ends）相结合的方法克隆了茄子MYB 基因cDNA 及gDNA 全长序列,命名为SmMYB。序列分析结果表明：该基因cDNA 全长1 035 bp,开放阅读框837 bp,编码 278 个氨基酸,与辣椒（Capsicum annuum L.）MYB 转录因子氨基酸序列相似性达71%;成熟蛋白的等电 点为8.47,具有2 个典型的DNA-binding 结构域且亚细胞定位于细胞核;gDNA 全长3 834 bp,包含3 个 外显子及2 个内含子。荧光半定量检测结果表明：SmMYB 在茄子根、茎、叶、花瓣、果皮中均有表达, 但表达水平具有组织特异性;遮光处理后紫色茄子果皮中该基因表达量变化与花青素合成量变化趋势相 似。推测SmMYB 为一个MYB 转录因子基因,正向调控茄子花青素的合成。     

中国水仙R2R3-MYB基因NtMYB5的克隆和功能研究

为研究中国水仙（Narcissus tazetta var. chinensis）中类黄酮代谢途径的调控网络,从其转录组中筛选出1条R2R3-MYB基因并从花瓣cDNA中克隆其编码区全长序列,命名为NtMYB5。NtMYB5开放阅读框为681 bp,编码226个氨基酸。蛋白多重序列比对分析发现NtMYB5含有R2和R3结构域以及1个pdLNLD/ELxiG/S氨基酸基序;系统进化树分析表明,NtMYB5与花青素合成抑制因子亲缘关系最近;通过对NtMYB5在中国水仙中的表达检测发现,其表达量在花器官中较高,且随花开放逐渐上升;在烟草瞬时表达中,NtMYB5显著抑制花青素合成促进因子StMYB的效果;转NtMYB5烟草花瓣颜色变浅,qPCR检测表明NtMYB5抑制类黄酮代谢途径大部分结构基因表达。NtMYB5为中国水仙中花青素合成抑制因子。     

干旱胁迫下大蒜幼苗的代谢组学分析

利用高效液相色谱串联质谱广泛靶向代谢组学的方法，通过主成分分析、正交偏最小二乘判别分析、聚类分析、富集分析、相关性分析等方法，测定并比较干旱胁迫和对照大蒜幼苗叶片的代谢物质成分。结果共检测出23类743种代谢物，其中313种上调，430种下调，差异代谢物134种，占总体代谢物的18.03%。上、下调差异代谢物质数量最多的为黄酮、苯丙素、黄酮醇、黄酮类、核苷酸及衍生物、氨基酸及衍生物、糖类、有机酸及衍生物等8类物质，主要富集在黄酮和黄烷酮的生物合成途径中，干旱胁迫后大蒜幼苗叶片黄酮差异代谢物数量较多且上调。对大蒜黄酮代谢途径进行分析，咖啡酸和麦黄酮O–丙二酰己糖苷的上调关联代谢物质最多，推测干旱胁迫下黄酮和苯丙素物质含量的增加会显著提高大蒜的抗旱性。     

基于转录组研究光质对转色期红地球葡萄果实着色及品质的影响

[目的]探讨不同光质对设施红地球葡萄果实着色及品质的影响,并从中挖掘出关键的光调控基因.[方法]以8年生红地球葡萄为试验材料,采用4种不同光质(红蓝光2∶1、蓝光、红光、白光)补光处理设施红地球葡萄,以不补光为对照,对果实中花青素、还原糖、可滴定酸和可溶性固形物含量进行测定,并对果皮进行转录组测序.[结果]不同光质处理下果实中花青素、还原糖和可溶性固形物含量均高于对照,其中在蓝光处理下最高.利用FPKM计算基因表达量,以差异表达倍数| log2fold changes|≥1,P-adjust＜0.05为筛选条件,共获得1313个差异表达基因,包括上调基因728个,下调基因585个,其中红蓝光、蓝光、红光、白光处理与对照之间的差异基因数目分别为638、434、375和320个.GO分析发现差异基因与代谢过程、细胞过程、膜、催化活性、结合等条目密切相关.KEGG分析发现不同光质通过调控葡萄光合作用、类黄酮生物合成、淀粉和蔗糖代谢等相关基因表达进而影响葡萄果实着色及品质.根据富集结果选取9个差异表达基因,经qRT-PCR验证,基因表达趋势与转录组测序结果一致.[结论]不同光质补光均能改善葡萄果实的着色及品质,其中以蓝光的效果最为明显;葡萄果实中类黄酮基因CHS、F3H及淀粉和蔗糖代谢基因INV、SPS、HK和BG的差异表达,是导致各处理葡萄果实着色及品质差异的重要原因.     

‘品丽珠’葡萄不同营养系酚类物质差异分析

筛选山东蓬莱产区酿酒葡萄‘品丽珠’黄烷醇、花色素苷含量较高的优良营养系,以期为发挥其酿酒性能提供理论依据。以蓬莱产区品丽珠母本及3个芽变营养系(214、327、623)为试材,采用分光光度计法分析葡萄果皮和种子中总酚、总单宁、总花色素含量,利用高效液相色谱法分析酚酸类、黄酮醇类、黄烷醇类、花色苷单体及白藜芦醇含量。研究结果表明,黄烷醇是种子和果皮中主要的单体酚,其中儿茶素含量最高;二甲花翠素葡萄糖苷是果皮中主要的花色苷。在相同的栽培管理条件和自然条件下,品丽珠不同营养系间的酚类物质差异较明显,相同营养系不同年份间也有显著差异。其中营养系623果皮和种子的总酚、种子的单宁和黄烷醇以及果皮和种子中的酚酸类、单体花色苷含量显著高于其他营养系和母本。