Page 120 - 《广西植物》2023年第7期

１ ２ ８ ８ 广 西 植 物 ４３ 卷
ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｄｉｎｓꎬ ｗｅ ｓｃｒｅｅｎｅｄ ａｎｄ ｃｌｏｎｅｄ ａ ＭＹＢ ｇｅｎｅ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｉｃ
ｄａｔａ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｂｕｃｋｗｈｅａｔ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ｏｆ ｓａｆｆｌｏｗｅｒ ｃｏｍｍｏｎ ｂｕｃｋｗｈｅａｔ ａｎｄ Ｂｅｉｚａｏｓｈｅｎｇꎬ ａｎｄ ｎａｍｅｄ ｉｔ ＦｅＲ２Ｒ３￣ＭＹＢꎬ
ＧｅｎＢａｎｋ ｌｏｇｉｎ ｎｕｍｂｅｒ ｗａｓ ＭＴ１５１３８１.１. Ｔｈｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｑＲＴ￣ＰＣＲ ｗａｓ
ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ＦｅＲ２Ｒ３￣ＭＹＢ ｇｅｎｅ ｉｎ Ｂｅｉｚａｏｓｈｅｎｇ ａｎｄ ｓａｆｆｌｏｗｅｒ ｃｏｍｍｏｎ
ｂｕｃｋｗｈｅａｔ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) ＦｅＲ２Ｒ３￣ＭＹＢ ｇｅｎｅ ｗａｓ ８３１ ｂｐ ｉｎ ｔｏｔａｌ ｌｅｎｇｔｈꎬ ｅｎｃｏｄｉｎｇ ２７６ ａｍｉｎｏ
ａｃｉｄｓ. Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗａｓ ３０.９５ ｋＤꎬ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｉｓｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｉｎｔ (ｐＩ) ｗａｓ ８.７３ꎬ ａｎｄ
ｔｈｅ ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗａｓ ６９.６４ꎬ ｗｈｉｃｈ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｕｎｓｔａｂｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎ. Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｖａｌｕｅ ｗａｓ
－０.６７９ꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｅｐｔｉｄｅ ｃｈａｉｎ ｓｈｏｗｅｄ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ. (２) ＦｅＲ２Ｒ３￣ＭＹＢ ｈａｄ ａ ｔｙｐｉｃａｌ Ｒ２Ｒ３￣ＭＹＢ
ｄｏｍａｉｎ ａｎｄ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ｔｈｅ Ｒ２Ｒ３￣ＭＹＢ ｓｕｂｆａｍｉｌｙ. (３) ＦｅＲ２Ｒ３￣ＭＹＢ ｗａｓ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｃｏｍｍｏｎ ｂｕｃｋｗｈｅａｔ ａｎｄ
ｋｎｏｔｗｅｅｄꎬ ｂｅｌｏｎｇｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｆａｍｉｌｙ. (４) Ｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｅｒ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ ＦｅＲ２Ｒ３￣ＭＹＢ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ ａ ｔｏｔａｌ ｏｆ ｎｉｎｅ ｌｉｇｈｔ
ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓꎬ １２ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒ ｂｉｎｄｉｎｇ ｓｉｔｅｓꎬ ｆｏｕｒ ａｂｉｏｔｉｃ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｗｏ ｈｏｒｍｏｎｅ
ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｅｌｅｍｅｎｔｓ. (５) Ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ＦｅＲ２Ｒ３￣ＭＹＢ ｗａｓ ｏｎｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｎｕｃｌｅｕｓ. (６) Ｔｈｅ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＦｅＲ２Ｒ３￣ＭＹＢ ｇｅｎｅ ｏｆ ｓａｆｆｌｏｗｅｒ ｃｏｍｍｏｎ ｂｕｃｋｗｈｅａｔ ｗａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ Ｂｅｉｚａｏｓｈｅｎｇ ｉｎ ｌｅａｖｅｓ ａｎｄ
ｉｎｆｌｏｒｅｓｃｅｎｃｅｓꎬ ａｎｄ ｉｔ ｗａｓ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｐｅｃｕｌａｔｅｄ ｔｈａｔ ＦｅＲ２Ｒ３￣ＭＹＢ ｇｅｎｅ ｃｏｕｌｄ ｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙ ｒｅｇｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ
ｃｏｍｍｏｎ ｂｕｃｋｗｈｅａｔ ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ. Ｉｎ ｓｕｍｍａｒｙꎬ ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｌａｙ ａ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｅｐｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ
ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ＦｅＲ２Ｒ３￣ＭＹＢ ｇｅｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｐａｔｈｗａｙ ｏｆ ｃｏｍｍｏｎ ｂｕｃｋｗｈｅａｔ
ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: ｃｏｍｍｏｎ ｂｕｃｋｗｈｅａｔꎬ ＭＹＢ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｆａｃｔｏｒꎬ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓꎬ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｔｉｏｎꎬ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ

花青素(ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ) 属于类黄酮物质ꎬ是一类 子可以分成 ４ 个基因亚家族:１Ｒ￣ＭＹＢ、Ｒ２Ｒ３￣ＭＹＢ、
广泛存在于植物中的水溶性色素ꎮ 在自然界中ꎬ花 Ｒ１Ｒ２Ｒ３￣ＭＹＢ 和 ４Ｒ￣ＭＹＢ(钱景华等ꎬ２０１６)ꎮ Ｐａｚ￣
青素主要以糖苷化和酰基化的方式存在ꎬ不同的结 Ａｒｅｓ 等(１９８７) 在玉米(Ｚｅａ ｍａｙｓ) 中发现了植物的

合方式形成了品类众多的花色苷ꎬ其中常见的有 ６ 第 １ 个 ＭＹＢ 基因ꎬ并命名为 ＺｍＭＹＢＣ１ꎬ初步研究
种:天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色 发现该基因与玉米花青素合成相关ꎮ 之后的研究
素、矮牵牛色素和锦葵色素(侯泽豪等ꎬ２０１７)ꎮ 花 中ꎬ人们陆续地从马铃薯(Ｓｏｌａｎｕｍ ｔｕｂｅｒｏｓｕｍ)、苹果
青素在植物中具有广泛功能ꎬ包括吸引传粉者、保 (Ｍａｌｕｓ ｐｕｍｉｌａ)、番茄(Ｓｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ)和小麦
护植物免受紫外线伤害、防御食草动物、防御病原 (Ｔｒｉｔｉｃｕｍ ａｅｓｔｉｖｕｍ) 等多种植物中克隆出调控花青
体攻击以及抵抗微生物ꎮ 作为一种安全、无毒的天 素合成的 ＭＹＢ 转录因子ꎬ其中以 Ｒ２Ｒ３￣ＭＹＢ 亚家
然食用色素ꎬ花青素能够预防人类心血管疾病ꎬ具 族为主(Ｂａｌｌｅｓｔｅｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１０ꎻ Ｃｈａｇｎé ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１３ꎻ
有抗肿瘤、抗突变和辐射、调节血小板活性、防血小 叶广继等ꎬ２０１６ꎻ 刘旭婷等ꎬ２０１９)ꎮ Ｒ２Ｒ３￣ＭＹＢ 转
板凝结和调节免疫活性等功效ꎬ对人类健康有巨大 录因子的调节发生在花青素生物合成的不同阶段ꎮ
的潜在价值(Ｔａｎａｋａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００８)ꎮ 例如ꎬ紫苏(Ｐｅｒｉｌｌａ ｆｒｕｔｅｓｃｅｎｓ )中的 Ｒ２Ｒ３￣ＭＹＢ 转录
在植物界中ꎬＭＹＢ 家族广泛参与植物发育、抗 因子参与花青素生物合成的所有结构基因(Ｓａｉｔｏ ＆
病、次生代谢和其他生理过程ꎮ ＭＹＢ 家族成员大多 Ｙａｍａｚａｋｉꎬ ２００２)ꎮ 葡萄( Ｖｉｔｉｓ ｖｉｎｉｆｅｒａ) 中的 ＭＹＢＡ
具有共同特征ꎬ其 Ｎ 端含有一段保守的 ＤＮＡ 结合 专门调节花青素合成下游的结构基因(Ｋｏｂａｙａｓｈｉ ｅｔ
域(ＤＮＡ￣ｂｉｎｄｉｎｇ ｄｏｍａｉｎ)ꎬＣ 端则是负责蛋白质活性 ａｌ.ꎬ ２００２)ꎮ 已知的 ＭＹＢ 转录因子对花青素生物合
的调节(Ｏｇａｔａ ｅｔ ａｌ.ꎬ １９９６)ꎮ ＭＹＢ 的结构域共有 ３ 成多以正向调节为主ꎬ也有少量 ＭＹＢ 转录因子对
种ꎬ分别是 Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ꎬＲ 结构由 ５０ 个左右的氨基 花青素的生物合成起负调节作用ꎮ Ｗａｎｇ 等(２０２１)
酸组成ꎬ在三维空间中构成 ３ 个 α￣螺旋ꎬ其中第 ２ 从褪色的菊花( Ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｕｍ ｍｏｒｉｆｏｌｉｕｍ ) 中克隆
个和第 ３ 个 α￣螺旋形成螺旋－转角－螺旋结构ꎬ与第 出 ＣｍＭＹＢ２１ 基 因ꎬ 并 对 其 进 行 功 能 鉴 定ꎬ 发 现
１ 个 α 螺旋形成一个具有疏水核心的三维 ＨＴＨ 结 ＣｍＭＹＢ２１ 通过结合启动子抑制了 ＣｍＤＦＲ 的表达ꎬ
构域ꎬ ＭＹＢ 转录因子通过该结构与 ＤＮＡ 结合(牛 导致花青素合成受到抑制ꎬ如金鱼草( Ａｎｔｉｒｒｈｉｎｕｍ
义岭等ꎬ２０１６)ꎮ 根据结构域的数量ꎬ ＭＹＢ 转录因 ｍａｊｕｓ) 中的 ＡｔＭＹＢ３０８、牵牛花( Ｐｈａｒｂｉｆｉｓ ｎｉｌ) 中的