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草莓(Fragaria×ananassa Duch.)果实的红色源于花青苷的积累。前人研究表明,FaMYB10转录因子是草莓花青苷合成最重要的调控因子,但其上游调控因子尚不清晰。AP2/ERF位于乙烯信号转导最下游,已有研究报道表明其参与调控果实品质,例如香气、质地、风味、色泽等。本文以FaMYB10为靶标,利用双荧光素酶体系,筛选调控果实花青苷合成的AP2/ERF新基因FaRAV1,并确定其调控通路及机制。主要研究结果如下:
1、FaRAV1可激活FaMYB10启动子活性。利用双荧光素酶体系,筛选出可以调控FaMYB10启动子的AP2/ERF基因5个。在果实表达的86个AP2/ERFs中,FaRAV1,FaRAV6,FaERF61,FaERF85,FaERF86对FaMYB10启动子具有激活效应,其中FaRAV1对FaMYB10启动子具有最强激活效应,约4.0倍。
2、FaRAV1可结合FaMYB10启动子。酵母单杂试验表明FaRAV1可直接结合FaMYB10启动子;EMSA验证了FaRAV1的结合位点是FaMYB10启动子的CAACA元件。
3、FaRAV1是草莓果实花青苷合成的激活子。草莓果实瞬时过表达FaRAV1,可诱导FaMYB10表达增强,花青苷合成结构基因表达上调,花青苷含量显著增加。同时,草莓果实RNAi试验表明,FaRAV1基因被干扰后,FaMYB10及花青苷合成结构基因的表达均下调,花青苷含量也显著降低。
4、FaRAV1还可以直接调控花青苷合成结构基因。双荧光素酶试验表明FaRAV1对花青苷合成结构基因有一定的激活效应。酵母单杂交试验表明FaRAV1可通过直接结合并激活FaCHS,FaF3H,FaDFR,FaGT1启动子,参与花青苷合成。
综上所述,本研究鉴别得到了1个草莓花青苷合成通路中FaMYB10的上游新型转录因子FaRAV1,可通过激活FaMYB10,间接促进花青苷合成,同时也可直接激活花青苷生物合成结构基因FaCHS,FaF3H,FaDFR和FaGT1启动子活性,进而促进草莓花青苷合成积累。
1、FaRAV1可激活FaMYB10启动子活性。利用双荧光素酶体系,筛选出可以调控FaMYB10启动子的AP2/ERF基因5个。在果实表达的86个AP2/ERFs中,FaRAV1,FaRAV6,FaERF61,FaERF85,FaERF86对FaMYB10启动子具有激活效应,其中FaRAV1对FaMYB10启动子具有最强激活效应,约4.0倍。
2、FaRAV1可结合FaMYB10启动子。酵母单杂试验表明FaRAV1可直接结合FaMYB10启动子;EMSA验证了FaRAV1的结合位点是FaMYB10启动子的CAACA元件。
3、FaRAV1是草莓果实花青苷合成的激活子。草莓果实瞬时过表达FaRAV1,可诱导FaMYB10表达增强,花青苷合成结构基因表达上调,花青苷含量显著增加。同时,草莓果实RNAi试验表明,FaRAV1基因被干扰后,FaMYB10及花青苷合成结构基因的表达均下调,花青苷含量也显著降低。
4、FaRAV1还可以直接调控花青苷合成结构基因。双荧光素酶试验表明FaRAV1对花青苷合成结构基因有一定的激活效应。酵母单杂交试验表明FaRAV1可通过直接结合并激活FaCHS,FaF3H,FaDFR,FaGT1启动子,参与花青苷合成。
综上所述,本研究鉴别得到了1个草莓花青苷合成通路中FaMYB10的上游新型转录因子FaRAV1,可通过激活FaMYB10,间接促进花青苷合成,同时也可直接激活花青苷生物合成结构基因FaCHS,FaF3H,FaDFR和FaGT1启动子活性,进而促进草莓花青苷合成积累。