中国野生刺葡萄果皮颜色变异中转录因子MYBA作用研究

The appearance color of fruit is an important commercial character for grape.Generally ,the color of wild grape skins is monotonous black, until the white color species were found . Vitis davidii is an important wild plant specie. It is the significant material for revealing the molecular mechanism of anthocyanins biosynthesis, and excavating excellent genes in wild grape. The research of molecular biology mechanism for skin color diversity has advanced in V. vinifera, but no in the Chinese wild grape.Furthermore, molecular mechanism of skin color in wild grape is still unknown. We will detect the function of mybA gene in V. davidii-1335. Firstly , The expression of VvmybA1 and UFGT genes will be detected by qPCR in the grape skin color phenotype in V. davidii. Secodly, anthocyanins will be annalyzied by HPLC.Thirdly the expression of MybA1 gene will be detected after transgenicing into tomato. The study will provide the basis of development and utilization for wild grape resource.

果实颜色是葡萄重要的外观商品性状，而所有野生葡萄的果实都是紫黑色，近年来在中国葡萄野生种刺葡萄中发现了罕见的白果株系，这些材料对葡萄果实颜色变异的分子机理研究有重要意义。本项目拟以刺葡萄白色果株系'刺-1335'和黑色果株系为材料，在检测果实花色苷及其前体物质的基础上，采用qPCR技术对比不同株系花色苷合成关键酶基因UFGT及其转录因子MybA1基因在果实生长期间表达差异，探索MybA1基因在花色苷合成调控和果实颜色变异中的作用；通过对不同株系MYBA1基因序列及其启动子功能分析，分析该基因在刺葡萄果实颜色变异中的作用形式；将MYBA1基因转化模式植物番茄，验证其对果实颜色形成关键酶UFGT的功能；通过刺葡萄果实颜色变异的分子机制探索，为葡萄属植物果实颜色多样性研究提供理论依据。

颜色是影响葡萄及葡萄酒品质的重要指标，也是果实成熟过程中最明显的变化之一。葡萄果实颜色取决于果皮中花色苷的组分及含量，花色苷的合成主要受调节基因和结构基因的控制。野生葡萄果实通常为黑色，而刺葡萄（Vitis davidii）是唯一具有白色果株系的中国野生葡萄。为解释其果实颜色变异的原因，本研究通过对白果刺葡萄株系和40余份黑果刺葡萄进行SSR标记，确定了与白果刺葡萄亲缘关系最近的黑果刺葡萄，并以此为材料，对供试葡萄果实生长发育期间的花色苷、糖、酸等含量变化，MybA1基因型差异，果实发育期间果皮转录组等方面做了研究。用筛选到的94对SSR引物对42份来自不同地域的刺葡萄株系及4份欧亚种对照品种进行了SSR标记分析，聚类结果显示，刺葡萄种群内明显分为三个类群，与其地理分布基本吻合；与白果刺葡萄株系遗传距离最近的黑果刺葡萄株系为湖南刺葡萄，其遗传相似系数超过0.9。对刺葡萄及杂交后代的MybA1基因型分析结果表明，白果刺葡萄株系仅有MybA1a基因型，而黑果刺葡萄为MybA1a及MybA1c的杂合型，证明刺葡萄果实颜色变异的分子机制为Gret1的插入导致MybA1基因表达受阻，最终无法合成花色苷所致。转录组分析结果表明，在黑果和白果刺葡萄之间，花色苷积累相关基因在转录水平上存在显著差异。通过差异基因富集和表达模式分析，共筛选出与刺葡萄果皮花色苷合成、修饰和转运相关的41个候选基因。其中，MybA1等16个基因与前人报道的一致，MYB4等25个基因在刺葡萄中表现出特异性，推测5GT与双糖花色苷的合成相关，3AT与花色苷酰化修饰相关，GST4和AM2参与花色苷的转运。花色苷合成的关键基因UFGT在白果刺葡萄果皮中不表达，推测白果刺葡萄中花色苷的生物合成与5个预测的糖基转移酶基因（UGT）的表达相关。综上所述，本研究为进一步探究中国野生刺葡萄果实颜色变异的分子机制奠定了坚实基础。