西北農(nóng)林科技大學(xué)張魯剛教授團(tuán)隊解析紫心大白菜花青素合成的分子機制

花青素因具有較強的抗氧化能力而具有重要的保健功能，富含花青素的蔬菜越來越受到消費者的青睞，因此培育富含花青素的紫色大白菜成為育種家的重要目標(biāo)。西北農(nóng)林科技大學(xué)張魯剛教授團(tuán)隊以團(tuán)隊自主創(chuàng)制的紫心大白菜新種質(zhì)為材料，基于前期對其花青素的積累特性、連鎖分析等相關(guān)研究，采用精細(xì)定位、圖位克隆等方法，首次將控制紫心大白菜花青素合成和積累的顯性關(guān)鍵基因BrPur定位在A07染色體47.91 KB區(qū)間，在定位區(qū)間確定一個編碼R2R3-MYB型的調(diào)節(jié)因子為候選基因，并命名為BrMYB2。進(jìn)一步克隆了gBrMYB2（1 665 bp）和cBrMYB2（744 bp）及其啟動子，對BrMYB2基因的序列進(jìn)行遺傳變異分析發(fā)現(xiàn)：紫心大白菜的cBrMYB2和gBrMYB2同紫色供體紫菜薹親本BrMYB2的CDS和gDNA序列完全一致，而結(jié)球性供體普通大白菜的cBrmyb2存在2個點突變，其gBrmyb2的序列長達(dá)5 441 bp，在第一內(nèi)含子上存在一個長達(dá)3 772 bp的插入；紫心大白菜的BrMYB2和普通大白菜Brmyb2的啟動子存在多處變異。首先通過不同長度啟動子＋GUS載體轉(zhuǎn)化煙草表明啟動子序列的差異沒有影響其啟動功能，進(jìn)一步通過CDS和gDNA轉(zhuǎn)化擬南芥證明紫心大白菜BrMYB2基因外顯子上的點突變并不能導(dǎo)致該基因功能的喪失，然而BrMYB2基因第一個短內(nèi)含子（short intron 1）促進(jìn)BrMYB2表達(dá)，而普通大白菜Brmyb2基因第一個長內(nèi)含子（long intron 1）抑制了Brmyb2的表達(dá)。花青素合成相關(guān)基因表達(dá)分析表明紫心大白菜中BrMYB2的高表達(dá)激活了花青素的合成途徑，促進(jìn)了花青素合成相關(guān)基因的表達(dá)，最終導(dǎo)致大白菜葉球中花青素的積累從而形成紫心葉球。該研究首次確定了控制紫心大白菜的關(guān)鍵基因BrMYB2、證實了BrMYB2基因第一個短內(nèi)含子調(diào)控BrMYB2表達(dá)的作用，提出了紫心大白菜花青素積累的分子機制。該結(jié)果提出了BrMYB2表達(dá)調(diào)控新途徑，不僅豐富了植物花青素合成的代謝理論，也為十字花科紫色蔬菜的種質(zhì)創(chuàng)新和遺傳改良提供了重要的參考。

相關(guān)研究成果以“The Novel GeneBrMYB2, Located on Chromosome A07, with a Short Intron 1 Controls the Purple-head Trait of Chinese Cabbage (Brassica rapaL.)”為題在線發(fā)表在《Horticulture Research》上。