【Plant Biotech. J.】DcMYB113可调节胡萝卜中花青素的生物合成和修饰

文章信息

题目：DcMYB113, a root-specific R2R3-MYB, conditions anthocyanin biosynthesis and modification in carrot

刊名：Plant Biotechnology Journal

作者：Zhi-Sheng Xu, Ai-Sheng Xiong et al.

单位：Nanjing Agricultural University

First published: 07 January 2020‍

摘要

紫色胡萝卜，在根或叶柄中积累糖基化和酰化的花青素。先前研究表明，根特异性花青素色素沉着的数量性状基因座 (QTL) 被遗传定位到胡萝卜的 3 号染色体。在这项研究中，在这个 QTL 区域内鉴定了一个R2R3-MYB基因，即DcMYB113。DcMYB113在紫色根和非紫色叶柄的胡萝卜品种“Purple haze”的根中表达，但不在紫色根和叶柄的两个胡萝卜品种（深紫色和宇宙紫）和橙色胡萝卜“Kurodagosun”的根中表达，这可能是由启动子区域的变化引起的。DcMYB113的功能通过遗传转化证明了可导致花青素生物合成。由 CaMV 35S 启动子驱动的携带DcMYB113的转基因“Kurodagosun”具有紫色的根和叶柄，而由其自身启动子驱动的表达DcMYB113的转基因“Kurodagosun”具有紫色的根和非紫色的叶柄。DcMYB113可以激活DcbHLH3和花青素生物合成相关结构基因的表达。DcUCGXT1和DcSAT1被证实分别负责花青素糖基化和酰化，也被 DcMYB113 激活。WGCNA鉴定了几个与花青素生物合成共表达的基因，结果表明DcMYB113可能调节花青素转运。

技术路线

主要结果

3.1 DcMYB113基因鉴定

对 'Purple haze' (PPHZ)、'Deep Purple' (DPP)、'Cosmic Purple' (CPP) 和 'Kurodagosun' (KRD) 的 3 个月大的根的转录组进行测序（图1）。PPHZ根的“周皮和韧皮部”组织、DPP根的所有组织和CPP根的周皮组织都积累了大量的花青素，而其他根组织中的花青素是检测不到的（图1c）

基于 PPHZ、DPP、CPP 和 KRD 的转录组，总共在目标区域内鉴定了 748 个基因。先前的研究报道，DPP 和 CPP 根中的花青素色素积累受P3控制。因此，对 PPHZ 的紫色根“周皮和韧皮部”组织与其他样品的 RNA-Seq 数据进行比较转录组分析，以确定P1区域内的差异表达基因。与其他样品相比，PPHZ的紫色周皮和韧皮部组织中的 11 个基因上调了 5 倍以上。其中三个，DCAR_008994、DCAR_009022 和 DCAR_009453，在 PPHZ 的根“周皮和韧皮部”组织中表达水平高于其他2个片段。在拟南芥DCAR_008994 和 R2R3-MYB 家族的系统发育分析中，DCAR_008994 和AtMYB113聚集成调节花青素生物合成途径的相同蛋白质分枝。因此，DCAR_008994（以下简称DcMYB113）被鉴定为控制 PPHZ 紫色“周皮和韧皮部”组织中花青素生物合成的候选基因。qRT-PCR 分析表明，DcMYB113在 PPHZ 根的“周皮和韧皮部”组织中显示出高转录水平，在 DPP、CPP 和 KRD 的所有根组织中检测不到DcMYB113表达（图1d）。

3.2 来自PPHZ的DcMYB113基因在KRD和CPP中过表达

使用DcMYB113-F和DcMYB113-R引物从PPHZ克隆DcMYB113的序列。并转化胡萝卜进行基因功能验证。DPP 在整个根部积累花青素，它们的外植体产生深紫色愈伤组织（图2b）。来自PPHZ的DcMYB113被转化到CaMV 35S启动子控制下的CPP和KRDs中进行功能测试。CPP外植体未经转化产生非紫色愈伤组织，用35S:DcMYB113转化后产生紫色愈伤组织（图2C）。CPP外植体转化后产生1000多个紫色愈伤组织；然而，由于再生困难，没有获得苗。紫色愈伤组织也在转化后由 KRD 外植体产生并再生以产生紫色小植株（图2d）。生长90天后，35S:DcMYB113 KRD系在根和叶柄中保持紫色。不同35S:DcMYB113的KRD系的整个根横截面呈现紫色（图2e)。

3.3 DcMYB113激活DcbHLH3和花青素生物合成基因

研究者发现DcbHLH3 的表达与花青素的产生有关，而DcbHLH3在 PPHZ、DPP 和 CPP 的根的所有紫色根组织中显示出高转录水平，但在 PPHZ、CPP 和 KRD 的所有非紫色根组织中检测不到转录（图 4a）。与未转化的KRD相比，DcbHLH3在两个35S:DcMYB113转基因 KRD 系中显示出显著增加的转录水平（图4a）。在酵母双杂交试验中，DcMYB113 能够与 DcbHLH3 相互作用（图4b）。通过qRT-PCR对参与基于花青素的生物合成的结构基因（DcCHS1、DcCHI1、DcF3H1、DcF3'H1、DcDFR1、DcLDOX1和DcUCGalT1 ）的表达量分析表明，所有这些基因在两个35S:DcMYB113转基因植株中均显着上调（图4 c）。总之，这些结果表明DcMYB113正向调节 DcbHLH3 的表达以及胡萝卜花青素生物合成途径中所有检测的结构基因。

3.4 DcUCGXT1和DcSAT1对胡萝卜中花青素的糖基化和酰化

Cy3XSGG 生物合成需要两种糖基转移酶，UDP-木糖：花青素 3-半乳糖苷木糖基转移酶 (UCGXT) 和 UDP-葡萄糖：花青素 3-木糖基半乳糖苷葡萄糖基转移酶 (UCGXGT)，以及酰基转移酶 sinapoyl-Glc：花青素酰基转移酶 (SAT)（图5b)。

在本研究中，测定了重组 DcUCGXT1 蛋白 (rDcUCGXT1) 的糖基化活性。纯化的 rDcUCGXT1 作用于 Cy3G，以 UDP-木糖作为糖供体，产生一种新产物，鉴定为 Cy3XG（图5c），而从对照中提取的蛋白质没有该产物。用35S:DcSAT1和 pCAMBIA 1301载体（作为对照）转化的 DPP 外植体产生紫色愈伤组织，对其进行 HPLC-MS 分析。在所有三个35S:DcSAT1 DPP 愈伤组织系中检测到 Cy3XSGG 作为主要花青素，但在对照愈伤组织中未检测到（图5d)。这些结果表明 DcSAT1 增强了胡萝卜中 Cy3XSGG 的产生。

3.5 DcMYB113激活DcUCGXT1和DcSAT1表达

进行酵母单杂交试验以确定 DcMYB113 是否可以与DcUCGXT1和DcSAT1 的启动子序列结合。结果表明 DcMYB113 与DcUCGXT1和DcSAT1的启动子区域结合 (图6b )。

双荧光素酶 (LUC) 报告系统用于验证DcMYB113诱导的DcUCGXT1和DcSAT1启动子的激活。在发光成像测定中，共表达的组织显示出强发光强度，而在对照中未检测到可见或微弱的发光信号（图6c），这些结果表明 DcMYB113 激活了胡萝卜中DcUCGXT1和DcSAT1的表达。

总结

研究结果提高了我们对根特异性花青素色素沉着的遗传控制的认识，并提供了胡萝卜花青素修饰的分子机制。我们的研究结果也将有助于进一步研究和操纵胡萝卜和其他块根作物中的花青素含量。

获取原文

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13325

END

【Plant Biotech. J.】DcMYB113可调节胡萝卜中花青素的生物合成和修饰相关推荐

【Plant Biotech. J.】MdBBX22–miR858– MdMYB9/11/12模块调节苹果皮中原花青素的生物合成
文章信息题目:The MdBBX22–miR858–MdMYB9/11/12 module regulates proanthocyanidin biosynthesis in apple peel ...
microRNA172靶向APETALA2以调节苹果中的类黄酮生物合成
文章信息题目: microRNA172 targets APETALA2 to regulate flavonoid biosynthesis in apple (Malus domestica). ...
【Hortic Res】CRISPR/Cas9 介导的VvbZIP36突变促进了葡萄中花青素的积累
文章信息题目:CRISPR/Cas9-mediated mutagenesis of VvbZIP36 promotes anthocyanin accumulation in grapevine ...
PR调节音频中的播放速度
PR调节音频中的播放速度双击L 我去,之前问过这个问题: https://blog.csdn.net/Hodors/article/details/124323645
【Front Plant Sci】BrMYB2调控大白菜和拟南芥发育过程中花青素生物的合成机制
文章信息题目:Dynamic Changes of the Anthocyanin Biosynthesis Mechanism During the Development of Heading ...
java中final关键字、权限修饰符、内部类（成员内部类、局部内部类、匿名内部类）
final关键字: final表示最终的不可变的,在java中可以用来修饰类或方法.局部变量.成员变量. // 1.final关键字修饰类需要放在class关键字前面,表示不可变的类,需要注意,这里表 ...
「Plant Biotechnol J」花生单细胞测序鉴定叶片发育关键转录因子
如果您以花生为研究对象,苦于没有适用于花生的遗传转化体系,那么欢迎点击下方"阅读原文"获取详细信息. 赛思基因(www.scientsgene.com)自主开发的花生遗传转化体系, ...
J. Cheminform. | 基于化学基因组学中深度和浅层学习预测药物特异性
今天给大家介绍由巴黎文理研究大学计算生物研究中心的Veronique Stoven教授课题组发表在J Cheminform上的一篇文章.作者提出一种具有深度学习功能的化学基因组神经网络(CN),以分子 ...
c语言中数组的变量j是什么,c语言中数组，一般数组
c语言中数组,一般数组. 1.什么是数组,数组有什么用? 为了方便处理而把类型相同的变量有序地组织起来的一种形式. 类型相同的元素集中起来,在内存上排成一条直线. 2.数组的声明. 元素类型.变量名和 ...

【Plant Biotech. J.】DcMYB113可调节胡萝卜中花青素的生物合成和修饰

【Plant Biotech. J.】DcMYB113可调节胡萝卜中花青素的生物合成和修饰相关推荐

最新文章

热门文章