西北农林科技大学张鲁刚教授团队解析紫心大白菜花青素合成的分子机制

花青素因具有较强的抗氧化能力而具有重要的保健功能，富含花青素的蔬菜越来越受到消费者的青睐，因此培育富含花青素的紫色大白菜成为育种家的重要目标。西北农林科技大学张鲁刚教授团队以团队自主创制的紫心大白菜新种质为材料，基于前期对其花青素的积累特性、连锁分析等相关研究，采用精细定位、图位克隆等方法，首次将控制紫心大白菜花青素合成和积累的显性关键基因BrPur定位在A07染色体47.91 KB区间，在定位区间确定一个编码R2R3-MYB型的调节因子为候选基因，并命名为BrMYB2。进一步克隆了gBrMYB2（1 665 bp）和cBrMYB2（744 bp）及其启动子，对BrMYB2基因的序列进行遗传变异分析发现：紫心大白菜的cBrMYB2和gBrMYB2同紫色供体紫菜薹亲本BrMYB2的CDS和gDNA序列完全一致，而结球性供体普通大白菜的cBrmyb2存在2个点突变，其gBrmyb2的序列长达5 441 bp，在第一内含子上存在一个长达3 772 bp的插入；紫心大白菜的BrMYB2和普通大白菜Brmyb2的启动子存在多处变异。首先通过不同长度启动子＋GUS载体转化烟草表明启动子序列的差异没有影响其启动功能，进一步通过CDS和gDNA转化拟南芥证明紫心大白菜BrMYB2基因外显子上的点突变并不能导致该基因功能的丧失，然而BrMYB2基因第一个短内含子（short intron 1）促进BrMYB2表达，而普通大白菜Brmyb2基因第一个长内含子（long intron 1）抑制了Brmyb2的表达。花青素合成相关基因表达分析表明紫心大白菜中BrMYB2的高表达激活了花青素的合成途径，促进了花青素合成相关基因的表达，最终导致大白菜叶球中花青素的积累从而形成紫心叶球。该研究首次确定了控制紫心大白菜的关键基因BrMYB2、证实了BrMYB2基因第一个短内含子调控BrMYB2表达的作用，提出了紫心大白菜花青素积累的分子机制。该结果提出了BrMYB2表达调控新途径，不仅丰富了植物花青素合成的代谢理论，也为十字花科紫色蔬菜的种质创新和遗传改良提供了重要的参考。

相关研究成果以“The Novel GeneBrMYB2, Located on Chromosome A07, with a Short Intron 1 Controls the Purple-head Trait of Chinese Cabbage (Brassica rapaL.)”为题在线发表在《Horticulture Research》上。