猕猴桃内果肉花青素积累的分子机理研究

Red pigmentation kiwifruit is a hot research area due to anthocyanin accumulation. However, the molecular mechanism of anthocyanin accumulation in kiwifruit inner-pericarp is still unclear. Using RNA-seq to analysis inner-pericarp and outer-pericarp, we found seven differential expressed genes (five MYB or bHLH transcription factors and two structure genes) related to anthocyanins biosynthesis pathway. Down-regulation of those genes in pericarp results in decreased anthocyanin biosynthesis. The long-term goal of this project is to use biochemistry and molecular biology and transgenic technology to reveal the mechanism in anthocyanin accumulation by MYB and bHLH interaction in Kiwifruit fresh. This study will provide theoretical basis for molecular assisted and molecular design breeding in kiwifruit quality improvement.

红肉猕猴桃因富含花青素等营养成分而深受关注，但其花青素合成代谢的分子调控机制不清楚。因红肉猕猴桃花青素仅在内果肉细胞积累，因此我们用转录组测序分析确定了7个与花青素代谢调控相关的内、外果肉差异表达基因（包括5个MYB或bHLH转录因子和2个结构基因）。我们通过基因沉默技术在果实中下调这些基因的表达引起花青素的合成和积累显著减少。本项目拟利用生物化学与分子生物学、遗传学和转基因技术分析转录因子MYB与bHLH蛋白质之间互作调控花青素合成代谢结构基因转录活性的分子机理以及对猕猴桃内果肉细胞合成积累花青素的影响，为猕猴桃品质改良的分子辅助育种和分子设计育种提供理论依据。

红肉型猕猴桃因富含花青素，酸甜可口深受消费者喜爱。但红肉型猕猴桃中花青素合成代谢的分子调控机制不明。因红肉猕猴桃仅在内果肉细胞积累，我们选取转色期内外果肉进行差异转录组分析。通过GUS染色和GUS酶活测定，发现AcMYB123与AcbHLH42共同作用激活花青素合成的结构基因F3GT1与ANS的表达。我们通过BIFC双分子荧光实验和CO-IP实验证明AcMYB123与AcbHLH42可以相互作用。选取红肉、黄肉绿肉猕猴桃80DAA、90DAA、100DAA的果实分内外部分做qPCR分析，结果表明F3GT1、ANS、 AcMYB123与AcbHLH42在红实2号内果肉中高表达。利用RNAi技术，在未转色果实中注射AcMYB123-RNAi、F3GT1-RNAi、ANS-RNAi与AcbHLH42-RNAi载体的农杆菌，结果表明注射后花青素含量显著降低，而注射空载体花青素含量无显著变化。在烟草、软枣猕猴桃中瞬时表达AcMYB123和AcbHLH42能增强花青素的积累。将pHB-AcMYB123, pHB-AcbHLH42载体转化拟南芥，再杂交，结果表明pHB-AcMYB123, pHB-AcbHLH42杂交一代幼苗花青素含量显著高于WT，pHB-AcMYB123和 pHB-AcbHLH42植株。以上结果表明： AcMYB123和AcbHLH42相互作用是猕猴桃内果肉花青素积累的关键因子。该研究为红肉猕猴桃品种选育提供了理论依据。