一个新型花色素苷酰基转移酶的功能鉴定及花色素苷液泡包含体（AVIs）形成机理研究

花色素苷具有保护心血管、预防高血压、癌症等重要功能，但由于稳定性差应用受到限制。花色素苷的酰基化及花色素苷液泡包含体（AVIs）的形成都能提高其稳定性。但目前鉴定的花色素苷酰基转移酶数量较少、作用底物单一；而AVIs发现至今虽已100余年，但形成机理不明，研究进展不大。申请者从紫马铃薯中克隆到一个基因StAT1，初步结果显示编码一类新的花色素苷酰基转移酶。另外，将控制花色素苷合成的转录因子Ros/Del与花色素苷酰基转移酶基因At3AT1同时转入烟草中，首次在非AVIs形成植物中获得了AVIs，从而揭示了花色素苷含量和酰基化在AVIs形成中的关键作用。拟在此基础上对StAT1进行详细的生化、生理功能鉴定。同时利用在转基因烟草中建立的AVIs生物合成研究体系，通过深入研究不同酰基化、糖基化、花色素苷含量、共色剂对AVIs形成的影响，初步阐明AVIs形成机理及不同AVIs组成对其稳定性的影响。

花色素苷具有保护心血管、预防高血压、癌症等重要功能，但由于稳定性差应用受到限制。花色素苷的酰基化及花色素苷液泡包含体（AVIs）的形成都能提高其稳定性。但目前鉴定的花色素苷酰基转移酶数量较少、作用底物单一；而AVIs发现至今虽已100余年，但形成机理不明，研究进展不大。本研究克隆了紫马铃薯中花色素苷酰基转移酶基因StAT1。通过对StAT1的原核表达及转入StAT1的烟草的代谢产物分析，表明StAT1能够较特异的以Cyanidin 3-rutinoside为酰基受体及含有苯环的酰基辅酶A为酰基供体，形成相应的酰基化修饰的花色素苷，为一类新的花色素苷酰基转移酶。对StAT1组织特异性表达谱的研究表明该基因在块茎中表达量较高。亚细胞定位研究结果显示该基因在细胞膜和细胞质中均有表达。在烟草中过量表达StAT1能够加深花色，并提高花色的稳定性。另外，将控制花色素苷合成的转录因子Ros/Del与花色素苷酰基转移酶基因At3AT1/ StAT1同时转入烟草中，首次在非AVIs形成的植物中获得了AVIs，从而揭示了花色素苷含量和酰基化在AVIs形成中的关键作用。进一步的研究表明芳香酰基化能够导致AVIs的形成，而糖基化则对AVIs的形成有副作用。高浓度花色素苷对于AVIs的形成也能起到促进作用。类黄酮等共色剂的存在能够提高花色素苷的色泽及其稳定性，但是对AVIs形成无明显作用。通过本研究一方面克隆鉴定了一类新的花色素苷酰基转移酶，而起揭示了AVIs的形成机理及影响AVIs形成及其稳定性的因素。