MYB4参与UV-B特异性诱导生菜花青素生物合成途径的机理研究

The anthocyanin biosynthesis could be specifically induced by UV-B with the synergy of blue light in LAB-type lettuce (light-dependent anthocyanin biosynthesis). UV-B suppressed LaMYB4 could negatively regulate the expression of C4H and the content of sinapate esters which are known to be involved in plant UV-B resistance. As one of regulators in general phenylpropanoid pathway, LaMYB4 is in involved in anthocyanin biosynthesis pathway and UV-B resistance. Lettuce variety Shenxuan 5 in which anthocyanin could be synthesized will be used as the material. Yeast one hybrid system and Ch-IP sequencing technologies would be employed to identify upstream regulators and downstream target genes of LaMYB4. Crispr/Cas9 would be used to generate lamyb4 mutant. Then, we will use microarray to explore the mechanism of UV-B resistance and anthocyanin biosynthesis regulated by LaMYB4. The model of anthocyanin biosynthesis with the involvement of LaMYB would provide foundation for the molecular mechanism of UV-B resistance.

花青素合成型生菜特异性响应UV-B合成花青素，蓝光具有协同效应。LaMYB4转录因子响应UV-B调控，抑制调控公共苯丙烷途径C4H基因的表达，从而调节芥子酸酯含量，影响植物对UV-B抗性。LaMYB4转录因子影响植物UV-B抗性，参与花青素合成途径，是公共苯丙烷途径的关键调控因子，苯丙烷类化合物的生物合成途径直接影响类黄酮类化合物的合成积累。我们将从分析花青素合成型生菜入手，分别采用酵母单杂交技术和ChIP-seq技术获得LaMyb4启动子的调控因子及LaMYB4转录因子的靶基因启动子，初步绘制LaMYB4参与的公共苯丙烷途径模式图；Crispr/Cas9技术构建生菜lamyb4突变体，借助表达谱分析来系统研究LaMYB4调控生菜UV-B抗性及花青素合成途径的机制。解析LaMYB4转录因子参与花青素生物合成途径的生物模式，为阐明花青素生物合成途径，及UV-B抗性分子机制奠定基础。

在生菜花青素生物合成途径中，UV-B诱导花青素合成，起主效作用，蓝光起协同作用。植物响应UV-B途径与花青素生物合成途径交叉在公共苯丙烷途径，在这个途径中，MYB4不仅是受UV-B调控的关键转录因子同时又负调控参与植物花青素生物合成途径的C4H基因。MYB4转录因子成为揭开UV-B途径与花青素生物合成途径之间关系的一个关键因子。通过对花青素合成非依光型芜菁BrMYB4转录因子的功能分析，表明BrMYB4受UV-B的调控。在UV-B辐射下，BrMYB4表达量下降，同时负调控C4H基因，最终引起芥子酸酯含量的升高，提高植物UV-B抗性。采用ATAC seq技术，筛选到N末端连接WD40重复序列的COP1蛋白，酵母双杂鉴定MYB4与COP1之间的相互作用，确认WD40为LaMYB4的识别位点。LaMYB4的N末端连接NLS跨膜信号，并对ERF基序进行定点突变，转化拟南芥sad2突变体，结果显示LaMYB4NLS的转基因种子萌发效率高于其他；根伸长实验结果显示，四种转基因材料在根的伸长方面没有明显差异。RNAi获得的转基因生菜，其UV-B抗性降低，花青素含量略有下降，考虑由于LaMYB4基因沉默表达，导致下游花青素相关基因WD40的表达，但由于花青素的合成途径复杂，并不会因为LaMYB4单一基因的突变而完全断裂。