小麦(Triticum aestivum)是世界上总产量第二的作物,仅次于玉米,且几乎全为食用。因此提高小麦的营养品质是小麦育种的重要任务之一。紫粒小麦是籽粒的种皮和种皮积累花青素的结果。花青素是植物次生代谢物之一,是一类水溶性的类黄酮化合物。花青素不仅具有鲜艳的颜色,而且还能够清除氧自由基,预防心血管等疾病的发生,具有一定的保健作用。紫粒小麦中花青素的含量受品种、生长环境的影响。目前对紫粒小麦的研究主要包括花青素含量、种类的测定,花青素合成相关基因的分离及染色体定位等,但是花青素合成的调控机制没有深入研究。我们以紫粒小麦漯珍一号为材料,鉴定了可能参与调控花青素生物合成的编码转录因子的基因,利用瞬时表达的方法分析了它们在花青素合成过程中的功能。研究结果为理解紫粒小麦中花青素生物合成的调控机制提供了新的信息,对紫粒小麦的分子辅助育种具有指导意义。　　紫粒小麦漯珍一号在授粉后18天左右在籽粒背面肩部和背腹面间的棱角处开始有少量花青素的积累,然后逐渐向四周扩展,授粉后25天时整个籽粒都有色素的积累,随着授粉后时间的延长颜色逐渐变深。遮光处理抑制了紫粒小麦漯珍一号种皮中花青素的积累。　　利用qRT-PCR的方法分析了遮光处理和自然生长籽粒的种皮中花青素合成相关酶基因TaCHS、TaCHI、TaF3H、TaDFR、TaANS的表达,发现这些基因在授粉后15天以前表达量很低或不表达。与授粉后15天相比,授粉后20天的表达量迅速上升。TaCHI、TaF3H的表达在授粉后20天达到最高,TaCHS、TaDFR、TaANS的表达在授粉后25天左右时达到最高,随后表达量下降。授粉后20天遮光处理的种皮中没有花青素的积累,且TaCHS、TaCHI、TaF3H、TaDFR、TaANS的表达量很低。　　以紫粒小麦漯珍一号授粉后20天的遮光处理和自然生长的种皮为材料进行了转录组测序。共组装获得97248个 Unigenes。通过比较分析发现有26791个表达差异的Unigenes,其中157个编码转录因子。转录因子的种类包括HLH、ERF、HSF、Leucinezipper、MADS、MYB、NAC、WRKY、Zinc finger。从157个表达差异的Unigenes中选择了68个Unigenes,用qRT-PCR的方法对其表达进行了分析。遮光处理相比自然生长表达上调两倍以上的Unigenes有10个,表达下调两倍以上的有8个。这些基因编码MYB或MYB-like、HLH、MADS、ERF、HSF、Leucinezipper、NAC、WRKY类转录因子,推测多种转录因子参与花青素合成的调控。比较了这18个Unigenes在白粒小麦山农2413、遮光处理和自然生长的紫粒小麦漯珍一号种皮中的表达,发现这些Unigenes在紫粒小麦漯珍一号中都是受光调控的。利用qRT-PCR方法分析了它们在籽粒发育过程中的表达模式,其中5个Unigenes与花青素合成酶基因的表达模式相似,推测它们促进花青素的合成;3个Unigene的表达模式与花青素合成酶基因的表达模式不同,推测它们抑制花青素的合成。　　分离到了与玉米中调控花青素合成的ZmC1、ZmR和ZmPAC1同源的MYB-bHLH-WD40类转录因子TaMYB75、TabHLH1和TaWD1。qRT-PCR分析发现,在籽粒发育过程中,它们的表达模式与花青素合成相关酶基因的表达模式相似。酵母双杂交实验显示TaMYB75、TabHLH1和TaWD1之间存在相互作用。TaMYB75、TabHLH1定位于细胞核中。在中国春幼苗胚芽鞘中瞬时表达TaMYB75、TabHLH1和TaWD1基因,发现三个基因同时表达时能够促进花青素的合成和积累,表明MYB-bHLH-WD40转录因子形成复合体调控花青素生物合成的模式也适用于紫粒小麦。　　根据Unigene的差异表达分析和qRT-PCR分析,分离到MYB-like类转录因子Unigene4131、CL30500.Contig1,Leucinezipper类转录因子Unigene11497,ERF类转录因子CL41744.Contig1和CL10328.Contig1,WRKY类转录因子CL8787.Contig1,bHLH类转录因子Unigene39044的全长CDS。通过在烟草叶片中瞬时表达发现,Unigene4131、Unigene11497编码的蛋白质均定位于细胞核中。　　本研究发现紫粒小麦籽粒中花青素的合成受MYB-bHLH-WD40转录因子的调控。同时,其它多种转录因子如 ERF、HSF、NAC、WRKY、Leucinezipper等也可能参与这一过程,其详细生物学功能需要进一步研究。