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马铃薯是世界第四大粮食作物,中国是世界排名第一的马铃薯生产国,马铃薯在我国的农业生产和粮食安全中占据重要地位。相比于市面上常见的黄色或白色马铃薯,彩色马铃薯含有丰富的花青素。花青素具有抗氧化活性、抗癌活性等多种生物功能,能够对多种疾病产生预防或治疗作用。因此,研究彩色马铃薯的花青素积累机制,为培育含有丰富花青素的马铃薯品种打下良好的基础,这在促进人体健康的提升上具有重要意义。本研究以不同部位着色差异的8种马铃薯基因型和光诱导块茎变色的马铃薯基因型FT033-5和FT033-7为材料,从两个方面对马铃薯块茎的花青素积累机制进行了解析,主要研究结果如下:1、利用8种不同块茎颜色的马铃薯基因型进行马铃薯块茎花青素差异累积机制的解析。定量验证的结果表明结构基因StCHS、StF3H、StF3’5’H、StDFR、StANS和StGST等在有颜色部位(紫色、红色)的表达显著高于无颜色部位(黄色、白色)的表达,说明这6个结构基因的差异表达是导致马铃薯块茎不同部位花青素积累差异的主要原因。对转录因子进行差异表达分析和定量验证,结果发现无论是在薯皮中还是在薯肉中,转录因子StAN2、StAN11、StbHLH1、StJAF13以及MYB47415在有颜色部位(紫色、红色)的表达高于在无颜色部位(黄色、白色)的表达,说明这5个转录因子可能调控这8种不同基因型马铃薯块茎的花青素合成。其中,转录因子StbHLH1只在有颜色的部位表达,在没有颜色的部位不表达,表明StbHLH1基因具有很强的组织特异性表达的特点,是影响马铃薯块茎不同部位花青素积累差异的关键因素。转录因子与结构基因表达量之间的相关性分析的结果表明转录因子StAN2、StAN11、StbHLH1、StJAF13、bHLH31926以及MYB47415的表达量与结构基因CHS、F3H、F3′5′H、DFR、ANS和GST的表达量呈显著相关,说明转录因子StAN2、StAN11、StbHLH1、StJAF13、bHLH31926以及MYB47415可能通过调控结构基因CHS、F3H、F3′5′H、DFR、ANS和GST的表达从而调控马铃薯块茎的花青素合成。2、利用光诱导块茎迅速变色的马铃薯基因型FT033-5和FT033-7进行马铃薯块茎花青素光诱导累积机制的解析。马铃薯块茎的花青素合成相关基因在光诱导转录组中的表达谱数据分析表明转录因子StAN11和StMYB113以及结构基因StCHS、StF3H、StANS、StDFR、StGST等受光诱导强烈表达,说明StAN11和StMYB113可能通过调控这五个结构基因的表达从而调控光诱导条件下花青素的快速积累。定量验证的结果证明五个结构基因CHS、F3H、ANS、DFR以及GST的光诱导表达是导致马铃薯FT033的块茎快速积累花青素的直接原因,在光诱导条件下,StAN11和StMYB113可能通过调控结构基因CHS、F3H、ANS、DFR、GST的表达从而控制块茎花青素的合成。启动子转录激活的实验结果表明转录因子StMYB113和StAN11对结构基因StCHS、StDFR、StF3H、StGST和StANS的启动子具有转录激活作用。对StMYB113和StAN11的启动子上游约2000bp的序列进行顺式作用元件预测,发现StMYB113和StAN11的启动子上都具有非常丰富的光响应元件。将FT033-5中StMYB113和StAN11的启动子序列与其在马铃薯参考基因组DM中的标准序列进行比对,结果表明StAN11的启动子变异不大,而StMYB113的启动子存在大量变异,这些变异可能与StMYB113的光诱导表达有关。