转录因子LrAN2在黑果枸杞果实花青素合成调控中的功能解析

黑果枸杞是《四部医典》、《晶珠本草》和《维吾尔药志》等多部藏药和维药经典著作记载的重要药用植物之一；其主要药效成分花青素是药用、食用和食品色素添加剂的主要成分和原料。迄今关于黑果枸杞果实花青素生物合成调控的分子研究鲜少甚至空白。本项目通过转录组同源搜索、RACE和TAIL技术等方法克隆LrAN2基因全长及启动子,检测LrAN2启动子对干旱、温度和盐胁迫条件下的响应功能；利用实时定量PCR检测不同器官和果实发育过程中LrAN2基因表达模式，通过LrAN2蛋白亚细胞定位、RNAi干涉、突变体互补等分析LrAN2基因功能；利用HPLC检测黑果枸杞果实发育中花青素积累动态趋势；进一步整合分析LrAN2转录因子参与黑果枸杞果实花青素代谢的分子调控功能，为揭示黑果枸杞果实花青素代谢分子机制和不同颜色枸杞新品种研发奠定基础。

本项目首先鉴定分析了黑果枸杞果实中花青素组分和含量变化；结果表明花青素含量尤其是矮牵牛素含量随着果实发育成熟进程急剧增加。其次，克隆了黑果枸杞MYB类转录因子LrAN2。序列分析和系统发育树分析表明，LrAN2与茄科植物中调控花青素合成的MYB转录因子AN2序列相似度很高、并与茄科AN2同源基因聚在一个分支。利用筛选、鉴定获得的看家基因EF1α和Actin1作为内参基因进行实时定量基因表达分析，结果表明LrAN2与黑果枸杞花青素合成基因的表达量均随着果实成熟而逐渐增加。共表达分析表明，LrAN2与LrCHS、LrF3H、LrF3’5’H、LrDFR、LrANS、LrAT、LrUF3GT和LrGST共表达。相关性分析表明，黑果枸杞果实中花青素的合成积累与LrAN2、LrAN1b和LrF3’5’H的基因表达具有很高的相关性；LrF3’5’H与LrAN2和LrAN1b的表达水平均具有极高的相关性。亚细胞定位研究表明，LrAN2蛋白定位于细胞核。酵母双杂交结果表明，LrAN2可以与bHLH类转录因子LrJAF13和LrAN1b蛋白互作。酵母单杂交结果表明，LrAN2只有与LrAN1b形成蛋白复合体的情况下，才能激活LrF3’5’H转录表达。这些研究结果表明，黑果枸杞果实中矮牵牛素的合成积累与LrAN2-LrAN1b蛋白复合体调控LrF3’5H基因表达有关。此外，本项目已经构建了LrAN2的超量表达载体和RNAi干涉载体、转化黑果枸杞并已获得抗性植株。项目的开展为解析LrAN2基因功能进而揭示黑果枸杞果实大量合成积累矮牵牛素的分子机制奠定了基础。三年来共发表SCI论文3篇和CSCD论文2篇；获得个人奖项1项；共培养研究生5人，其中博士2名，硕士3名。