正向调控香雪兰花色苷合成的MYB转录因子的功能歧化和调控机制研究

Anthocyanins, an extensively distributed group of metabolites in plants, are implicated in coloring plants, facilitating pollination and seed distribution, and also protecting plants against stresses including damaging coldness and UV irradiation. Results indicate that anthocyanins might arise before the differentiation of gymnosperm and angiosperm. Accordingly, the anthocyanin related MYB regulators are predicted to be duplicated several times and diverged during evolution. However, few MYB regulators have been isolated from monocot plants, which is a constraint to clarify the function divergences or the regulation differences of the MYB regulators in angiosperms. Herein, a serials of assays will be undertaken to decipher the three anthocyanin-promoting MYB regulators from the monocot Freesia hybrida. This mainly includes but is not limited to the following aspects: i) Identifying the roles of the three MYB regulators in determinging the floral pigmentation patterns. ii) Characterizing the regultory mechanisms of the three MYB regulators. iii) Deciphering the potential regulatory networks containg the three MYB factors and other regulators. The potential results will provide new insights into the molecular mechanisms of anthocyanidin biosynthesis particulary in monocots flowers, as well as addressing the function divergences of MYB proteins from monocots and dicots during evolution. On the other hand, the regulatory genes acquired in the study could also be used for targets for manipulation via agricultural biotechnology.

花色苷是一类重要的植物次生代谢物质，它们在被子植物进化过程中发挥了重要的作用。研究表明，花色苷可能起源于裸子植物和被子植物分化之前，正向调控花色苷合成的MYB转录因子在被子植物中发生了多次基因加倍事件，在不同的选择压力下，加倍的基因出现了明显的功能分化。但是，目前的研究多集中于核心双子叶植物，单子叶植物鲜有系统的报道。本项目前期以鸢尾科单子叶植物香雪兰为材料，利用转录组测序方法从其花器官中克隆了三条正向调控花色苷合成的MYB转录因子，并利用拟南芥和烟草进行了转基因功能验证。本项目拟在前期工作基础上，综合利用多种分子生物学和生物化学分析方法，研究MYB转录因子对香雪兰花器官着色模式的调控作用并解析其参与的转录调控网络。相关结果将为揭示被子植物正向调控花色苷合成MYB转录因子的功能分化机制奠定基础；所获得的有功能的花色苷合成相关的MYB转录因子基因还可以直接用于经济作物品质改良，具有重要意义。

花色苷是一类重要的植物次生代谢物质，它们在被子植物进化过程中发挥了重要的作用。研究表明，花色苷可能起源于裸子植物和被子植物分化之前，正向调控花色苷合成的MYB转录因子在被子植物中发生了多次基因加倍事件，在不同的选择压力下，加倍的基因出现了明显的功能分化。但是，目前的研究多集中于核心双子叶植物，单子叶植物鲜有系统的报道。本项目前期以鸢尾科单子叶植物香雪兰为材料，利用转录组测序方法从其花器官中克隆了三条正向调控花色苷合成的MYB转录因子，并利用拟南芥和烟草进行了转基因功能验证。本项目在前期工作基础上，综合利用多种分子生物学和生物化学分析方法，研究MYB转录因子对香雪兰花器官着色模式的调控作用并解析其参与的转录调控网络。主要包括以下三方面：（1）FhPAP1, FhPAP2和FhPAP3对香雪兰花器官着色模式特异性调控作用解析；（2）FhPAP1, FhPAP2和 FhPAP3转录调控机制探究；（3）FhPAP1, FhPAP2和FhPAP3可能参与的调控网络解析。