MYB和bHLH转录因子对马铃薯块茎花色素苷生物合成的调控机理研究

植物花色素合成的转录调控研究进展
史倩倩;周琳;李奎;王雁
【期刊名称】《林业科学研究》
【年(卷),期】2015(028)004
【摘要】花色素是由植物类黄酮代谢途径产生的次生代谢产物,决定了花、果实和种子的颜色.随着类黄酮代谢途径的研究不断地深入,多种植物编码合成花色素的结构基因也已得到克隆,并研究证明花色素合成结构基因与转录因子(MYB、bHLH和WD40)有着极其复杂的相互作用模式.本文主要对花青素合成相关的MYB、bHLH 和WD40转录因子及其在调节结构基因表达和花青素合成中的作用进行了综述.【总页数】7页(P570-576)
【作者】史倩倩;周琳;李奎;王雁
【作者单位】中国林业科学研究院林业研究所,国家林业局林木培育重点实验室,北京100091;中国林业科学研究院林业研究所,国家林业局林木培育重点实验室,北京100091;中国林业科学研究院林业研究所,国家林业局林木培育重点实验室,北京100091;中国林业科学研究院林业研究所,国家林业局林木培育重点实验室,北京100091
【正文语种】中文
【中图分类】S718.46
【相关文献】
1.植物花青素生物合成转录调控研究进展 [J], 梁平;宋洪元
2.植物花青素生物合成转录调控研究进展 [J], 梁平;宋洪元;
3.植物萜烯类合成的转录调控研究进展 [J], 韩婷;杜方
4.光照对植物合成花色素苷的影响研究进展 [J], 高飞;柯燚;金韬;艾万峰;李梦春;郑丽
5.植物花色素苷生物合成的转录调控 [J], 吴江;程建徽;杨夫臣
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中国瓜菜2023，36（4）：19-25收稿日期：2022-09-16；修回日期：2022-12-05基金项目：湖南省自然科学基金项目（2022JJ30297）；湖南省重点研发计划项目（2021NK2006）；湖南省现代农业（蔬菜）产业技术体系项目；湖南农业大学黄埔创新研究院项目作者简介：宋华伟，女，在读硕士研究生，研究方向为设施园艺栽培生理。

E-mail ：*********************通信作者：王军伟，男，副教授，研究方向为设施园艺栽培生理。

E-mail ：********************蔬菜作物中的次生代谢物种类繁多，对人体健康至关重要，一般可分成酚类化合物、萜类化合物、含氮有机碱三大类[1]。

蔬菜作物中常见的生物活性物质有类黄酮（主要存在于拟南芥、青花菜、甘蓝等蔬菜中）、类胡萝卜素（主要存在于番茄、胡萝卜、西瓜等果实中）、萝卜硫苷（主要存在于甘蓝、芥蓝、花椰菜等蔬菜中）、维生素C （主要存在于辣椒、苦瓜、羽衣甘蓝等蔬菜中）、花青素（主要存在于紫茄子和紫甘蓝等蔬菜中）等[2]。

生物活性物质在维持和促进身体健康、预防人体多种慢性疾病等方面有显著效果，如硫代葡萄糖苷（简称：硫苷，Glucosinolates ，GLS ），水解后产生的异硫氰酸酯类（Isothiocya-LED 光质调控蔬菜作物几类生物活性物质合成代谢的研究进展宋华伟，黄科，吴秋云，刘明月，唐晨晨，王军伟（农业农村部园艺作物（蔬菜、茶叶等）基因资源评价利用重点实验室·湖南农业大学黄埔创新研究院·园艺作物种质创新与新品种选育教育部工程研究中心·蔬菜生物学湖南省重点实验室·湖南农业大学园艺学院长沙410128）摘要：蔬菜作物中富含多种具有调节人体新陈代谢、提高免疫力、预防慢性疾病以及防癌抗癌等生物学功能的活性物质。

光照是影响蔬菜作物生长发育的重要环境因子之一，同时也是参与调控植物体内各种生物活性物质合成与代谢的重要因子。

植物花青素合成代谢途径及其分子调控一、本文概述植物花青素是一类广泛存在于自然界中的天然色素，它们以其丰富的色彩和独特的生物活性，在植物的生长、发育以及适应环境过程中发挥着重要作用。

花青素的合成代谢途径是一个复杂而精细的网络，涉及到多个酶的催化作用和各种调控机制的协同作用。

本文将对植物花青素合成代谢途径及其分子调控进行系统的阐述，旨在深入理解花青素生物合成的分子机制，挖掘其在植物生物学中的应用潜力，为植物遗传改良和农业生产提供理论依据。

本文将详细介绍植物花青素合成代谢途径的基本框架和关键步骤，包括前体物质的合成、花色苷合成酶系的催化作用以及最终产物的形成等。

通过对这些基本过程的分析，我们可以清晰地了解花青素如何从简单的无机物质逐步转化为复杂的有机色素。

本文将深入探讨花青素合成代谢途径中的分子调控机制。

这包括转录水平、翻译水平和翻译后水平等多个层次的调控，涉及多种转录因子、miRNA、激素信号转导通路以及蛋白质相互作用等。

通过对这些调控机制的研究，我们可以揭示花青素合成代谢途径的复杂性和灵活性，了解植物如何根据环境条件的变化调整花青素的合成量和种类。

本文将总结花青素合成代谢途径及其分子调控在植物生物学中的应用前景。

随着对花青素生物合成机制的深入理解，我们可以利用基因工程、代谢工程等现代生物技术手段，对植物进行遗传改良，提高花青素的含量和品质，进而开发出更具营养价值和观赏价值的植物新品种。

花青素作为一种天然色素和生物活性物质，在食品、医药和化妆品等领域也具有广阔的应用前景。

因此，对植物花青素合成代谢途径及其分子调控的研究具有重要的理论和实践意义。

二、植物花青素合成代谢途径植物花青素（Anthocyanins）是一类重要的次生代谢产物，广泛存在于各类植物的花、果实、叶片和茎干中，赋予植物丰富多彩的色泽。

这些色素不仅影响植物的观赏价值，而且在植物应对环境胁迫（如紫外线、低温、干旱等）和防御病虫害方面发挥重要作用。

评述与展望Review and Progress植物MYB 转录因子调控次生代谢的研究进展张驰1王艳芳1,2陈静1,2王义1,2张美萍1,2*1吉林农业大学生命科学学院,长春,130118;2吉林省人参基因资源开发与利用工程研究中心,长春,130118*通信作者,*********************.edu摘要转录因子调节是植物基因表达和调节机制的重要组成部分，MYB 转录因子(V-myb avian myelobl-astosis viral oncogene homolog)，是植物中最大转录因子家族之一。

MYB 转录因子对多种次生代谢产物的生物合成具有转录调控作用，如硫代葡萄糖苷、黄酮类、萜类、木质素类和芪类化合物等。

本综述将对MYB 转录因子家族对植物次生代谢的影响作详细阐述，以期为后续进一步探究该转录因子家族基因的功能提供理论参考。

关键词MYB,调控,次生代谢Research Advances on the Regulation of Secondary Metabolism by Plant MYB Transcription FactorsZhang Chi 1Wang Yanfang 1,2Chen Jing 1,2Wang Yi 1,2Zhang Meiping 1,2*1College of Life Sciences,Jilin Agricultural University,Changchun,130118;2Research Center For Ginseng Genetic Resources Development and Uti-lization,Changchun,130118*Corresponding author,*********************.edu DOI:10.13417/j.gab.039.004171Abstract The transcription factor regulation is an important part of plant gene expression and regulation mechanism.MYB transcription factor (v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)is one of the largest families of transcription factors in plants.A variety of secondary metabolites is regulated by MYB transcription factors,such as the biosynthesis of glucosinolates,flavonoids,terpenoids,lignins and stilbenes.To provide reference for further exploration of the function,this review focuses on the influence of the MYB transcription factor family on plant secondary metabolism.KeywordsMYB,Regulation,Secondary metabolism基金项目：本研究由国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2013AA102604-3)、吉林省发改委-吉林省省级产业创新专项(2016C04;2018C047-3)、吉林省科技厅自然基金项目(20170101010JC;20180101027JC)和吉林省科技厅国际合作项目(201804-14077GH)共同资助引用格式：Zhang C.,Wang Y.F.,Chen J.,Wang Y.,and Zhang M.P.,2020,Research advances on the regulation of secondary meta-bolism by plant MYB transcription factors,Jiyinzuxue Yu Yingyong Shengwuxue (Genomics and Applied Biology),39(9):4171-4177(张驰,王艳芳,陈静,王义,张美萍,2020,植物MYB 转录因子调控次生代谢的研究进展,基因组学与应用生物学,39(9):4171-4177)在漫长的自然选择和进化过程中，植物形成了独特的调节机制，其中转录因子调节是其重要的组成部分(牛义岭等,2016)。

植物花青素生物合成相关基因研究进展庞红霞;祝长青;覃建兵【摘要】综述了植物花青素基因的研究现状和发展趋势,包括植物花青素生物合成途径,生物合成途径中关键酶基因的分离克隆及应用,为今后进一步研究花青素提供参考借鉴.【期刊名称】《种子》【年(卷),期】2010(029)003【总页数】5页(P60-64)【关键词】花青素;色素基因;生物合成;基因克隆【作者】庞红霞;祝长青;覃建兵【作者单位】新疆师范大学分子生物与生物信息学研究室,乌鲁木齐830053;新疆师范大学分子生物与生物信息学研究室,乌鲁木齐830053;新疆师范大学分子生物与生物信息学研究室,乌鲁木齐830053【正文语种】中文【中图分类】Q812花青素(Anthocyanins)是植物次生代谢过程中产生的类黄酮物质，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属黄酮类化合物，广泛存在于植物的花、果实、种子、茎、叶和根中，是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一。

自然条件下游离的花青素极少见，而常以糖苷的形式存在。

大量研究表明，天然花青素无毒，无诱变作用，而且有一定的营养和保健功能［1，2］。

并且，花青素的积累，可以提高植物的抗旱抗寒能力。

因此，花青素在食品、化妆品和医疗保健品方面有一定研究价值。

目前，国内外学者对植物天然色素的提取做了大量研究，并从分子水平分离了花青素合成相关结构基因和调控基因，从转录水平研究了其表达量及时空特异性和表达特异性，利用基因工程手段获得了转花青素基因植株［3，4］。

但国内学者仅对花色苷的提取分离、性质和功能进行了深入广泛的研究，揭示出花色苷稳定性比较差［5］。

该文简述了近几年来有关花青素基因的研究进展，为今后进一步研究花青素提供参考借鉴。

花青素生物合成代谢途径是类黄酮途径的一个分支途径，其生物合成途径在模式植物拟南芥、玉米、矮牵牛中已经很清楚，苯丙氨酸是类黄酮类生物合成的直接前体，花青素是在细胞质中从苯丙氨酸经一系列的酶促反应合成，经不同的羟基化、糖基化、甲基化、酰基化修饰后被转运到液泡中并予以汇集。

植物花青素生物合成代谢途径及调控因子研究吴雪霞;张爱冬;朱宗文;姚静;查丁石;李贤【摘要】花青素是决定植物花色的主要色素,具有重要的营养和药用价值,是花色研究和开发的重点.本文主要概括了植物花青素合成代谢过程及其合成途径中主要结构基因和调控基因的类型、作用机制,并介绍了外部环境因素对花青素合成的影响,同时展望了植物花青素合成相关基因的应用前景和发展趋势.【期刊名称】《上海农业学报》【年(卷),期】2018(034)004【总页数】6页(P127-132)【关键词】花青素;结构基因;调控基因;调控机制【作者】吴雪霞;张爱冬;朱宗文;姚静;查丁石;李贤【作者单位】上海市农业科学院设施园艺研究所;上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403;上海市农业科学院设施园艺研究所;上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403;上海市农业科学院设施园艺研究所;上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403;临沂市农业局,临沂276001;上海市农业科学院设施园艺研究所;上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403;上海市农业科学院设施园艺研究所;上海市设施园艺技术重点实验室,上海201403【正文语种】中文【中图分类】Q943花青素(Anthocyanins)是一类水溶性天然色素,基本结构为3,5,7-羟基-2-苯基苯并吡喃,属于类黄酮化合物,在细胞质中合成,但在液泡中积累[1-2]。

花青素在植物的花瓣、果实、叶和茎等中广泛分布,使植物呈现红、蓝、紫等颜色[3-4]。

植物中常见6种花青素：天竺葵色素(Pelargonidin,Pg)、矢车菊色素(Cyanidin,Cy)、飞燕草色素(Delphinidin,Dp)、芍药花色素(Peonidin,Pn)、牵牛花色素(Petunidin,Pt)和锦葵色素(Malvidin,Mv)[2,5-7]。

研究表明,花青素与植物抗逆性相关,能提高植物抗低温、干旱和强光等逆境的能力,降低植物紫外辐射和病害的程度,保护植物,减轻损伤[7-8]。

bHLH转录因子研究进展及其在植物抗逆中的应用王艳敏;白卉;曹焱【摘要】bHLH(basic helix-loop-helix)转录因子是一类重要的转录因子,bHLH 转录因子在真核生物的生长发育、调控及应对逆境胁迫中起到了重要作用.综述了bHLH转录因子家族在植物抗逆反应中功能研究的最新进展,为进一步研究bHLH 转录因子家族基因在植物逆境胁迫应答中的作用提供理论参考.【期刊名称】《安徽农业科学》【年(卷),期】2015(000)021【总页数】3页(P34-35,50)【关键词】bHLH转录因子;抗逆;应用【作者】王艳敏;白卉;曹焱【作者单位】黑龙江省林业科学研究所,黑龙江哈尔滨150081;黑龙江省速生林木培育重点实验室,黑龙江哈尔滨150081;黑龙江省林业科学研究所,黑龙江哈尔滨150081;黑龙江省速生林木培育重点实验室,黑龙江哈尔滨150081;黑龙江省林业科学研究所,黑龙江哈尔滨150081【正文语种】中文【中图分类】S188ResearchProgressofbHLH Transcription Factorand ApplicationinPlantAbiotic Stress ToleranceWANGYan-min 1,2,BAI Hui1,2*,CAO Yan1* (1.ForestryScienceResearchInstituteofHeilongjiangProvince,Harbin,Heilongjiang 150081; 2. KeyLaboratoryofFast-GrowingTreeCultivatingofHeilongjiangProvince,Harbin,Heilongjiang 150081)KeywordsbHLHtranscriptionfactor;Stresstolerance;ApplicationbHLH(basichelix-loop-helix)转录因子是广泛存在于真核生物中一类重要的转录因子[1]。

植物科学学报　2023，41（6）：781～788Plant Science Journal DOI：10.11913/PSJ. 2095-0837. 23145赵云，郑蓓蓓，张若西，孙娟利，韩月彭. 果实花色苷转运机制研究进展[J]. 植物科学学报，2023，41（6）：781−788Zhao Y，Zheng BB，Zhang RX，Sun JL，Han YP. Advances in mechanisms of anthocyanin transport in fruit[J]. Plant Science Journal，2023，41（6）：781−788果实花色苷转运机制研究进展赵云，郑蓓蓓，张若西，孙娟利，韩月彭*（中国科学院武汉植物园，武汉 430074）摘　要：花色苷为一类天然水溶性色素，是决定果实外观和营养品质性状的重要因素。

花色苷由位于内质网膜上的一系列酶合成，合成后转运至液泡内储存。

花色苷的合成途径及其转录调控受到了研究者的广泛关注，关键结构基因和转录因子已在多种果树中被鉴定与验证，然而花色苷合成后跨膜转运至中央液泡的过程及其分子机制尚不清晰。

本文回顾了花色苷转运相关的最新研究进展，并对谷胱甘肽S-转移酶、膜转运蛋白及囊泡运输介导的3类主要花色苷转运模型进行了概述。

尽管目前已提出不同的花色苷转运模型，但花色苷向液泡内动态转运和汇集方面的研究还不够深入，进一步解析果实花色苷转运和沉积的分子机制和调控网络将有助于理解花色苷从合成到积累的完整代谢通路，并可为果实色泽品质性状改良提供分子工具。

关键词：花色苷；转运；谷胱甘肽S-转移酶；膜转运蛋白；囊泡运输中图分类号：Q946.83 文献标识码：A 文章编号：2095-0837（2023）06-0781-08 Advances in mechanisms of anthocyanin transport in fruitZhao Yun，Zheng Bei-Bei，Zhang Ruo-Xi，Sun Juan-Li，Han Yue-Peng*（Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430074, China）Abstract：Anthocyanin, a natural water-soluble pigment, influences various fruit quality traits, including visual appearance and nutritional value. The biosynthesis of anthocyanin occurs through a series of enzymatic reac-tions in the endoplasmic reticulum, followed by transport to the vacuole for storage. Considerable research has elucidated the biosynthesis pathway and transcriptional regulation of anthocyanin over the past several decades. Moreover, key structural and regulatory genes participating in the pathway have been characterized in a variety of fruit species. However, the molecular mechanisms underlying the transmembrane transport of anthocyanin after synthesis remain unclear. Here, we review current progress on anthocyanin transport and discuss the three main transport models: glutathione S-transferase, membrane transporters, and vesicle traf-ficking. Despite numerous hypotheses, various questions concerning the dynamic transport and aggregation of anthocyanin in the vacuole remain to be answered. Understanding the molecular mechanisms and regulatory networks of anthocyanin transport will not only expand our knowledge regarding the anthocyanin metabolic pathway, but also provide a theoretical basis and molecular tools for improving fruit quality traits in breeding programs.Key words：Anthocyanin；Transport；Glutathione S-transferase；Membrane transporters；Vesicle trafficking 收稿日期：2023-05-22，修回日期：2023-06-24。

调控植物花发育的MYB类转录因子研究进展钱景华;李增强;廖小芳;汤丹峰;史奇奇;周瑞阳;陈鹏【期刊名称】《生物技术通讯》【年(卷),期】2016(027)002【摘要】MYB转录因子是植物中最大的转录因子家族之一,在植物生长发育的各环节发挥重要作用.植物花发育是植物生殖生长过程中最为重要的过程.我们通过对大量文献的总结,简要综述了MYB类转录因子的结构和功能,重点对MYB类转录因子在植物花发育过程中的调控机理做综合阐述.【总页数】6页(P283-288)【作者】钱景华;李增强;廖小芳;汤丹峰;史奇奇;周瑞阳;陈鹏【作者单位】广西大学农学院,广西高校植物遗传育种重点实验室,广西南宁530004;广西大学农学院,广西高校植物遗传育种重点实验室,广西南宁530004;广西大学农学院,广西高校植物遗传育种重点实验室,广西南宁530004;广西大学农学院,广西高校植物遗传育种重点实验室,广西南宁530004;广西大学农学院,广西高校植物遗传育种重点实验室,广西南宁530004;广西大学农学院,广西高校植物遗传育种重点实验室,广西南宁530004;广西大学农学院,广西高校植物遗传育种重点实验室,广西南宁530004【正文语种】中文【中图分类】Q943【相关文献】1.MYB类转录因子在植物腺毛发育中的作用研究进展 [J], 刘翔;左开井;张飞;许洁婷;黎颖;赵凌侠;唐克轩2.高等植物的花发育模型及其基因调控研究进展 [J], 田云芳;袁秀云;蒋素华;马杰;崔波3.植物MYB类转录因子研究进展 [J], 陈俊;王宗阳4.植物MicroRNA对花发育调控研究进展 [J], 陈罡5.MYB类转录因子调控植物耐逆机制的研究进展 [J], 杨晶婷;余艳;高晓蓉;皮二旭因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

植物花青素生物合成与调控的研究进展作者：侯泽豪王书平魏淑东刘志雄方正武来源：《广西植物》2017年第12期摘要：花青素是一种广泛存在于植物中的水溶性色素，在植物抗逆和预防人类慢性疾病中起着重要作用。

花青素生物合成过程在模式植物中的研究较为清晰，其过程主要受多种结构基因编码的酶类及转录调控因子（MYB、bHLH和WD40蛋白）控制。

此外，LBD基因家族中的LBD37、LBD38和LBD39 基因对花青素的生物合成起负调控作用，micro RNA和环境因子对花青素的生物合成过程也起到了调控作用。

同时，茉莉酸、赤霉素和脱落酸等植物激素也参与了花青素的生物合成调控过程。

近年来，随着人们对植物花青素研究不断深入，越来越多的研究结果揭示花青素合成途径的分子调控机制在不同种植物中存在很大的差异性和复杂性。

该文对植物花青素的合成途径、相关酶和各种调控因子进行了综述，并概述了植物花青素合成代谢中基因突变与花色变异的关系，旨在为今后深入研究花青素的分子调控机制，解析其遗传规律以及利用基因工程开展作物遺传改良等方面提供理论依据。

关键词：花青素，生物合成，相关酶，调控因子，颜色变异中图分类号： Q943文献标识码： A文章编号： 10003142（2017）12160311Abstract： Anthocyanins are watersoluble plant pigments which are widely found in plants. They play an important role in protecting plants from stress damage and preventing human chronic diseases. In model plants， the biosynthesis of anthocyanin is well studied， and the anthocyanin biosynthetic pathway is mainly controlled by a series of enzymes which are encoded by structural genes and transcriptional regulatory factors （include MYB， bHLH and WD40 proteins）. In addition， three members of the LBD （Lateral organ Boundary Domain） gene family， LBD37， LBD38 and LBD39， have been identied as negative regulators on anthocyanin biosynthesis， and micro RNA and environmental factors also have regulating effect during the anthocyanin biosynthetic pathway. Meanwhile， plant hormones such as jasmonic acid （JA）， gibberellin （GA） and abscisic acid （ABA） are also involved in the regulation of anthocyanin biosynthesis. In light of the deeper researches on plant anthocyanins in recent years， the results of a growing number of researches indicate that the molecular regulation mechanism of anthocyanin synthesis pathway have a great diversity and complexity in different plants. This review provides an interpretation on the biosynthetic pathway of the anthocyanins， the related enzymes and regulatory factors. Besides， the review also summarizes the connection between gene mutation and color variation， and provides the theoreticalbasis for the further study of molecular regulation mechanism of anthocyanin， of its genetic regularity， and of crop genetic improvement based on genetic engineering.Key words： anthocyanin， biosynthetic， related enzymes， regulatory factors， color variation花青素（anthocyanin）又称花色素，是指一类普遍分布于植物花瓣、果实、茎和叶等器官中的水溶性类黄酮色素。