DcMYB6和DcbHLH1在紫胡蘿蔔肉質根花青苷合成中的作用

《DcMYB6和DcbHLH1在紫胡蘿蔔肉質根花青苷合成中的作用》是徐志勝為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：DcMYB6和DcbHLH1在紫胡蘿蔔肉質根花青苷合成中的作用
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐志勝
• 依託單位：南京農業大學

項目摘要

紫胡蘿蔔在進化史上比其他顏色胡蘿蔔出現的要早。紫胡蘿蔔肉質根富含花青苷，而其他顏色胡蘿蔔肉質根則基本不合成花青苷。在我們早期的研究結論中，推測可能因轉錄因子的差異造成了許多參與花青苷合成的結構基因在紫色和非紫色胡蘿蔔中表達差異顯著。.在植物中，MYB、bHLH和WD40轉錄因子常形成蛋白複合體直接調控花青苷途徑中結構基因的表達。在前期工作中，基於我們建立的胡蘿蔔全基因組和轉錄組資料庫中的信息，通過基因序列同源性比對和表達量分析，篩選出DcMYB6和DcbHLH1基因，其表達與花青苷合成呈現正相關。而將DcMYB6轉入擬南芥中表達，植株呈紫色。本項目擬將DcMYB6和DcbHLH1轉入非紫色胡蘿蔔中過量表達，並在紫色胡蘿蔔中分別敲除這兩個基因，研究其對花青苷合成的調控。並通過對啟動子的研究，分析DcMYB6和DcbHLH1在紫色和非紫色胡蘿蔔中差異表達的原因。通過本研究，初步闡明轉錄因子調控胡蘿蔔花青苷合成的分子機制，為胡蘿蔔在顏色方向的育種提供重要的理論基礎，具有實際的套用價值。

結題摘要

胡蘿蔔在全世界種植十分普遍，深受人們喜愛。紫胡蘿蔔肉質根富含花青苷，而橙色、黃色和紅色胡蘿蔔肉質根中則富含類胡蘿蔔素。有研究發現，3號染色體的一個區間內有一個關鍵基因決定了紫胡蘿蔔肉質根中花青苷的合成，他們將其命名為P3基因，但是他們當時並未確定P3基因是哪個基因。在我們早期的研究結論中，推測可能是轉錄因子的差異造成了許多參與花青苷合成的結構基因在紫色和非紫色胡蘿蔔中表達顯著差異,從而決定了胡蘿蔔肉質根是否能合成花青苷而成紫色。在本項目研究中，我們在P3基因所在區間找到了兩個MYB基因，分別命名為DcMYB6和DcMYB7基因。進化樹分析將DcMYB6和DcMYB7基因分類於花青苷合成相關的MYB分支。DcMYB6和DcMYB7基因表達水平與胡蘿蔔花青苷合成相關。DcMYB6和DcMYB7基因在紫胡蘿蔔中表達量高，而在非紫色胡蘿蔔中表達量低。擬南芥過量表達DcMYB6合成花青苷而成紫色。DcMYB6的表達提高了擬南芥中所有與花青苷合成相關的結構基因的表達。但是非紫色胡蘿蔔過量表達DcMYB6基因卻並未合成花青苷。我們推測，DcMYB6基因參與胡蘿蔔花青苷合成，但其不是決定紫胡蘿蔔肉質根中花青苷合成的關鍵基因。非紫色胡蘿蔔過量表達DcMYB7基因合成了花青苷而成紫色。紫色與非紫色胡蘿蔔中DcMYB7的DNA序列存在差異。但是非紫色胡蘿蔔的DcMYB7基因功能未失，只是不能夠表達。DcMYB7的表達提高了胡蘿蔔中DcBHLH1基因和所有與花青苷合成相關的結構基因的表達。DcMYB7基因在紫色和非紫色胡蘿蔔中的表達差異是由其啟動子差異造成的。我們將紫色胡蘿蔔中DcMYB7基因敲除，其肉質根不能合成花青苷而成為了黃色。以上結果表明，DcMYB7基因就是P3基因，是決定紫胡蘿蔔肉質根中花青苷合成的關鍵基因。通過本研究，初步闡明了調控胡蘿蔔花青苷合成的關鍵分子機制，為胡蘿蔔在顏色方向的育種提供重要的理論基礎，具有實際的套用價值。