花色素苷是植物体内最常见的一种类黄酮类色素,是苯丙氨酸代谢途径的产物之一,从苯丙氨酸到合成花色素苷大致要经历3个阶段,其中有很多重要的调节酶,编码这些调节酶的基因被称为结构基因,主要有PAL、CHS和CHI等。在花色素苷合成过程中通过结合到结构基因的启动子激活或抑制其表达的转录因子被称为调控基因,主要有MYB,b HLH和WD40。其中MYB可以独立调控花色素苷的生物合成,但这三类基因大部分情况下都是通过形成MYB-b HLH二聚体或MYB-b HLH-WD40（MBW）三元复合体来影响花色素苷结构基因的表达。虽然花色素苷的合成通路的编码基因已经被研究得非常透彻,但对于miRNAs在植物花色素苷合成的调控作用方面的研究较少。miR828、miR858共同靶向的MYB多数与花色素苷的合成调控相关,其中miR828除了单独靶向MYB之外还可通过介导TAS4产生phasi RNAs,靶向与花色素苷合成调控相关的转录因子。这一调控通路在大量园艺作物中存在。本研究利用生物信息学方法分析miR828、miR858、TAS4/PHAS、MYB、b HLH、WD40和关键结构基因在植物中的进化历程,重点对miR828、miR858-TAS4-MYB这一调控通路里的主要基因的特性进行比较和系统分析,从进化层面探讨了花色素苷合成调控途径在植物中的演化过程。本文主要研究结果如下:1、miR828/miR828*二聚体的碱基序列非常保守,同时miR828成熟序列的5’端和miR828*的3’端还存在17/15 bp左右的次保守序列,可能有助于DCL1识别miR828/miR828*二聚体,表明miR828前体可能被DCL1切割两次。miR828和miR828*组成的Duplex结构的5’端第1位碱基对和第20位碱基对在大多数物种中呈错配的状态,且miR828/miR828*二聚体通常为对称结构,却可以由此对称结构切割产生22 nt的成熟序列,猜测该特殊结构可能会影响DCL1切割产生miR828。2、由miR858前体二级结构发现,大部分miR858/miR858*二聚体的5’端,即茎的部分存在一段棒状结构,而其回环部位都较长且结构复杂。对所有miR858前体序列进行比对,发现miR858成熟序列的5’端和miR858*的3’端有65 bp左右的次保守序列,暗示miR858的前体可能被DCL1剪切四次。将miR858与miRBase中所有miRNA的前体序列长度进行比较,发现miR858前体长度均大于300 bp,大部分集中在1500 bp左右,最长可超过8000 bp,而一般miRNA的前体长度在200 bp左右,表明miR858前体长度远超保守miRNAs前体这一特有特征可能存在某种生物学意义。3、TAS4最初起源于裸子植物时期,在随后的单双子叶分化时期,TAS4在单子叶中完全丢失,双子叶植物中也有部分物种不存在TAS4基因。TAS4基因3’端的si R81（-）产生位点和5’端的miR828靶位点总是呈现非常保守的状态,这种保守性使其能够稳定地被miR828靶向切割产生重要的phasi RNA。4、miR828和miR858的靶位点位于MYB结合结构域R3的第三个螺旋H3上,氨基酸序列极其保守,对该靶位点区域的核酸序列在不同物种中进行序列一致性分析发现不同大类的物种在某些位置的碱基存在不同的偏好性,且该区域密码子的第三位碱基不保守,miR828靶位点的保守性远低于miR858靶位点,miR828靶位点受到的选择压力可能较小,这两个靶位点与miR828、miR858可能存在共进化关系。5、花青素途径最早起源于绿藻类植物,即WD40和花青素途径结构基因的最初出现的物种;随后,从蕨类植物开始,MYB和b HLH等两个转录因子出现,对这些结构基因进行正负调控,以平衡花青素的合成;从裸子植物开始出现miR828、miR858和能产生phasi RNAs的TAS4基因,因此扩大了miR828对于花青素合成通路的调控能力。以上分析结果将有助于进一步理解植物花青素合成的调控机理,能帮助我们理解色泽这一重要园艺产品品质性状的形成机理,从而为生产应用提供理论基础。