葡萄VvMYBF2基因的表达特性分析及功能探析

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前人研究中已报道了两个葡萄MYBF序列,发现其序列结构存在显著差异,VvMYBF1是黄酮醇合酶1的特异性激活子,具有转录调控功能,而VvMYBF2不存在黄酮醇调节因子特异性SG7基序,且VvMYBF2的调控机制及功能作用尚未有研究。鉴于VvMYBF2的特殊性以及黄酮醇对葡萄果实及葡萄酒风味和营养上的重要贡献,我们以酿酒葡萄为试验材料,通过基因家族分析、实时荧光定量PCR以及草莓瞬时遗传转化等技术,分析VvMYBF2基因的表达以及黄酮醇含量变化,以期阐明VvMYBF2在葡萄黄酮醇合成调控中的作用机制。主要研究结果如下:1、葡萄MYB基因家族的鉴定及表达分析从葡萄基因组中共鉴定出113个MYB基因,不均匀地分布在18条染色体上,以14号染色体上分布最多。构建了葡萄MYB家族成员的进化树,将葡萄中的113个MYB转录因子分为四大分支,MYB基因的基因结构及保守基序分析进一步证实了分类结果的可靠性。转录组数据和定量PCR实验提供了各MYB成员的基因表达信息,通过WGCNA分析获得三个MYB转录因子核心基因集。本研究为后期开展葡萄中MYB基因的功能研究提供了参考。2、葡萄VvMYBF2基因的生物信息学及表达特性分析结合基因家族分析结果获得的VvMYBF2基因基本信息,对其进行生物信息学分析与表达分析。VvMYBF2编码氨基酸383个,属于不稳定的亲水蛋白,最可能定位在细胞核中。组织特异性分析表明该基因在果皮、芽、叶以及卷须中表达量相对较高。进一步对VvMYBF2基因在‘品丽珠’、‘赤霞珠’和‘霞多丽’3个酿酒葡萄茎、芽、花、叶以及果实中的表达进行q RT-PCR分析,发现其在葡萄不同品种及组织中的表达量存在差异。果皮中红色品种‘赤霞珠’各次生代谢物含量均显著高于白色品种,与VvMYBF2的表达量呈反比,说明VvMYBF2可能参与调控葡萄果皮颜色;而同为红色品种的‘品丽珠’果皮中各次生代谢物含量均显著低于‘赤霞珠’,与其VvMYBF2的表达量一致,说明VvMYBF2参与调控葡萄果皮中次生代谢物合成。3、VvMYBF2基因克隆及功能鉴定从‘黑比诺’葡萄中克隆获得VvMYBF2基因,构建了过表达载体,瞬时转化草莓果实,分析其在草莓果实中的表达情况及转化草莓果实相关生理生化指标的变化。GUS染色和荧光定量结果表明该基因成功转入草莓果实且高效表达。果实次生代谢物含量分析表明,转基因草莓果实中次生代谢物含量明显增加,黄酮醇含量显著高于对照。因此,推测VvMYBF2基因在草莓中的过表达激活了草莓黄酮醇合成相关基因的表达,促进黄酮醇的合成,提高了草莓果实营养物质含量。本研究组织表达分析发现VvMYBF2基因在不同颜色葡萄中存在表达差异,在草莓中过表达VvMYBF2基因可以诱导黄酮醇的积累,不同颜色葡萄果实中黄酮醇含量是否与VvMYBF2基因相关仍旧未知,两个MYBF序列是否存在相互关系也需进一步探索。
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