莲是一种多年生的水生观赏植物,是我国十大名花之一。莲的花色包括红色、粉色、白色、杂色、洒锦色以及美洲黄莲的黄色。其中观赏性上以常见的红色、洒锦色为主。因此,阐明莲花色形成的机理对于定向培育色泽鲜艳的花莲新品种具有重要意义。莲花红色的深浅主要由花青素的含量决定。花青素的生物合成受到结构基因以及调节基因的调控。目前,莲花青素生物合成的关键结构基因和部分调节基因已被鉴定,包括Nn ANS、Nn UFGT和b HLH类转录因子Nn TT8。然而,对于调控莲花色形成的其他关键转录因子,如MYB类转录因子的研究还鲜有报道。本研究通过对红色花莲品种‘野红莲’花色形成过程中的转录组分析,筛选到一个MYB转录因子的表达水平与花青素的积累水平相一致,推测其可能是调控莲花青素生物合成的MYB类转录因子,然后利用拟南芥转基因系统对其进行功能分析。主要研究内容及结果如下:1)莲花色形成过程的比较转录组学分析:对红色花莲品种‘野红莲’三个不同发育时期的花芽和叶芽进行了花青素含量及比较转录组学分析。结果显示,花青素含量随着花芽和叶芽的出土及发育而不断积累,在花芽和叶芽出水后达到峰值。比较转录组分析共鉴定到13022个差异表达基因,其中43个参与花青素合成途径。在这些基因中,花青素合成下游途径的结构基因DFR、ANS和UFGT的表达变化趋势与花青素积累相一致,表明它们可能是花青素途径的限速结构酶基因。同时,还鉴定到6个MYB、5个b HLH及3个WD40类别的转录因子在花色形成过程中发生了差异表达。2)候选MYB类转录因子的筛选与鉴定:对差异表达的6个MYB转录因子基因的表达模式进行分析发现其中一个基因的表达模式与花青素积累模式完全吻合,该基因在莲基因组数据库中编号为NNU＿03019。通过基因的系统进化分析,发现该基因与拟南芥At MYB5同源,被命名为Nn MYB5。亚细胞定位分析显示Nn MYB5蛋白定位在细胞核中。3)候选MYB转录因子功能分析:对筛选获得的候选转录因子Nn MYB5在花青素合成中的调控功能进行了研究。构建了Nn MYB5超量表达的拟南芥转基因材料,表型观察显示在转基因拟南芥的叶脉及茎秆都有明显的花青素积累。实时荧光定量PCR分析显示Nn MYB5的超量表达促进了拟南芥中花青素途径下游结构基因的表达。同时,利用酵母双杂交和双分子荧光互补实验验证了Nn MYB5能够与莲中的b HLH类转录因子Nn TT8相互作用。酵母单杂交实验表明Nn MYB5能够与花青素生物合成限速基因Nn UFGT的启动子特异性结合,表明其通过调节Nn UFGT的表达水平,促进花青素的生物合成。综上所述,本研究通过比较转录组学研究筛选到莲花青素合成的正向调控因子Nn MYB5,并对其通过激活下游结构基因的表达来影响花青素的积累的作用机理进行了研究。这些研究结果不仅丰富了对莲花青素生物合成调控机理的认识,同时也为莲花色的定向选育奠定了理论基础。