茉莉酸响应基因VcJAZ调控越橘花青苷合成的分子机制研究

Because of the high levels of anthocyanin in fruits, blueberry play important nutrition functions to human health. The molecular mechanisms of anthocyanin synthesis play a key role in quality regulation of blueberry. Jasmonate (JA) can regulate the accumulation of anthocyanin, and closely associated with the quality, the molecular mechanisms is not clear. In the preliminary study, a gene response to JA, VcJAZ, has been isolated from blueberry, and the over-expression vectors have been constructed. Although Arabidopsis AtJAZ physically interacts with AtTT8, the mechanism is unclear. On this basis, we plan to testify the interaction between VcJAZ and VcTTL in vitro and vivo through Y2H and BiFC method, and then tested the influence to interaction by JA, confirmed the way VcJAZ regulated VcTTL. In the end identify the function of VcJAZ through functional complementation experiment of Arabidopsis mutant, and then detected the anthocyanin synthesis in transgenic blueberry and transient expression fruits, to clear the function of VcJAZ in anthocyanin synthesis.Finally clarified the molecular mechanisms of VcJAZ interacted VcTTL regulated anthocyanin synthesis in the presence of JA, and providing theoretical basis for regulated method of anthocyanin synthesis, will play important roles in quality improvement of blueberry.

越橘因其果实中含有较高的花青苷含量而对人体具有重要保健功能，阐明花青苷合成的分子机制对越橘果实品质调控具有重要意义。茉莉酸能调节花氰苷积累，与品质关系密切，但分子机理尚不明确。在前期研究中，申请人从越橘中克隆到一个茉莉酸响应基因VcJAZ，并构建了过量表达载体。拟南芥的AtJAZ能与花氰苷合成调控基因AtTT8互作，暗示茉莉酸信号可能通过AtJAZ和AtTT8调控果实花氰苷合成。为此，本项目拟通过拟南芥突变体功能互补和检测转基因越橘组培苗以及瞬时表达VcJAZ果实中的花氰苷合成，明确VcJAZ在花氰苷合成中的功能。然后利用Y2H和BiFC方法验证VcJAZ和VcTTL在离体和活体状态下是否互作，再检测茉莉酸对互作的影响，确认VcJAZ调控VcTTL的方式。最终阐明茉莉酸信号通过VcJAZ影响VcTTL调控花氰苷合成的分子机理，为研究花氰苷合成调控途径奠定基础，为越橘的品质改良提供理论依据。

项目背景：越橘作为我国新兴的特色果树，因其果实含有丰富的有益物质，在提高人体免疫力、清除自由基等方面具有重要作用。利用分子生物学方法应该是改良越橘品质的重要发展趋势之一。但越橘基因组信息还很缺乏，使基因功能分析等研究相对滞后。茉莉酸是植物重要的信号分子之一。JAZ基因是茉莉酸信号转导途径关键的转录调节因子，能直接与花氰苷合成相关基因bHLH（AtTT8）相互作用并激活下游结构基因AtDFR表达，从而调控植株合成花氰苷。但越橘中尚缺乏相关研究报道。为了挖掘越橘中花氰苷合成相关JAZ基因并获得其调控的靶基因，解析越橘中JAZ基因的作用机制，开展了本项目的研究。. 主要研究内容：（1）VcJAZ1基因的获得及转化拟南芥进行功能验证；（2）VcTTL基因的获得及转化越橘愈伤组织进行功能验证；（3）VcJAZ1与VcTTL的相互作用验证；（4）VcTTL与靶基因VcDFR启动子的相互作用验证。. 重要结果：（1）转化拟南芥进行功能验证，证明了VcJAZ1基因具有响应茉莉酸信号并调控花氰苷积累的功能；（2）转化越橘愈伤组织进行功能验证，证明了VcTTL基因具有调控花氰苷积累的功能；（3）利用酵母双杂交和pull-down技术证明了VcJAZ1与VcTTL之间的相互作用；（4）利用酵母单杂交技术证明了VcTTL1与VcDFR启动子的相互作用。. 科学意义：通过本项目的研究，成功对越橘VcJAZ1和VcTTL基因的功能进行了鉴定，并将VcJAZ1、VcTTL和VcDFR基因整合到了一个信号转导单元，阐明了茉莉酸信号通过VcJAZ1影响VcTTL调控花氰苷合成的分子机制，对花氰苷合成调控途径的研究及越橘的品质改良均具有重要意义。