Hortic Res 6月封面文章 | 上海师范大学明凤教授团队发现RcMYB1调控月季花青素、类胡萝卜素和花香的生物合成

经Horticulture Research 编委会专家评审，上海师范大学明凤教授团队题为The MYB transcription factor RcMYB1 plays a central role in rose anthocyanin biosynthesis的研究论文当选Horticulture Research 2023年6月封面文章。

花色苷是类黄酮生物合成途径的次级代谢产物，赋予植物营养组织和生殖器官丰富的颜色。花色苷的生物合成主要由MYBs、bHLHs和WDR蛋白形成的MBW复合体进行调控。月季是世界上最著名的观赏花卉之一，其商品价值很大程度上取决于其花色，但在月季中，花色苷的调控机制尚不清楚。

前期，通过转录组测序，研究团队筛选到一个SG6分支的R2R3 MYB转录因子，RcMYB1。表达分析表明RcMYB1的表达趋势与花青素积累趋势一致，在白色月季‘加百列’中瞬时过表达RcMYB1出现显著的花青素积累表型，在‘月月粉’中VIGS沉默RcMYB1后，花青素含量出现显著降低。随后在烟草叶片和稳定遗传的月季株系中进一步验证。

为鉴定参与月季花青素生物合成的MBW复合体，该研究根据系统发育树筛选到两个bHLHs蛋白（RcbLHL42和RcEGL1）和1个WDR蛋白（RcTTG1）。通过Y2H、BiFC和Co-IP，研究发现，RcMYB1能够与两个bHLH蛋白和RcTTG1发生互作，形成两种MBW复合体。功能验证表明两种MBW复合体都能进一步增强花青素的积累。进一步通过Y1H、Luc和ChIP-qPCR，研究发现RcMYB1不仅能够结合自身启动子形成正反馈调节，还广泛结合花青素结构基因调节其表达，两种MBW复合体都表现出更强的激活作用。

已有研究表明，MYB转录因子除了调控花青素的积累，还参与多种次生代谢途径，如原花青素，类胡萝卜素和芳香类化合物。本研究中发现，RcMYB1在黄色和白色花中同样具有较高的表达水平，黄色通常是由类胡萝卜素赋予，白色花具有浓烈的芳香，因此，我们检测了RcMYB1是否参与原花青素、类胡萝卜素和芳香类化合物的代谢调控。结果表明，RcMYB1不参与原花青素的代谢，但是能够直接结合并激活类胡萝卜素生物合成基因RcLYCB和RcLYCE的表达，过表达RcMYB1后α-类胡萝卜素和β-类胡萝卜素含量出现显著升高。此外，RcMYB1还能够直接结合并激活香叶醇合成关键酶基因RcNUDX1和丁香酚合成关键酶基因RcEGS1的表达，分别促进了月季中萜烯类和苯丙素类芳香化合物的产生。

综上，本研究发现月季中一个关键的R2R3 MYB转录因子，RcMYB1，不仅参与月季花色（花色素苷和类胡萝卜素）的生物合成调控，还参与月季花香（萜烯类和苯丙素类芳香化合物）的调节，为今后在月季花色及花香的研究奠定基础。

上海师范大学讲师何国仁（第二排左）和上海师范大学研究生张忍（第二排右）为论文共同第一作者，明凤教授（第一排中）为论文通讯作者，该项目得到上海市地方院校能力建设专项项目（20070502500）、上海市科技兴农项目（2022-02-08-00-12-F01146）、上海植物种质资源工程技术研究中心项目（17DZ2252700）的资助。

文章链接：

https://doi.org/10.1093/hr/uhad080

转自：“园艺研究”微信公众号

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