[发明专利]马铃薯StMYB117基因在花青素合成调控中的应用

说明书

本发明涉及马铃薯StMYB117基因在花青素合成调控中的应用，属于基因工程技术领域，本发明从马铃薯MacIntosh black基因型块茎中克隆得到MYB基因成员StMYB117，其ORF序列全长1290bp，编码429个氨基酸。将该基因在马铃薯中超量表达，稳定转化马铃薯，能有效促进花青素的合成，提高马铃薯块茎中的花青素含量。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及马铃薯StMYB117基因在花青素合成调控中的应用。

背景技术

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是仅次于小麦、水稻和玉米的第四大粮食作物，粮、菜、饲和工业原料兼用，营养丰富，适种区域广，增产潜力大，经济效益高。彩色马铃薯除了含有一般马铃薯所含有的淀粉、蛋白质、多种微量元素和氨基酸外，其抗氧化活性是白肉或黄肉马铃薯的3-5倍（Brown et al., 2003），其中抗氧化活性物质主要是花青素。花青素是植物次生代谢过程中产生的类黄酮物质，广泛存在于植物的花、果实、种子、茎、叶和根的细胞液中，使其呈现从红、紫到蓝等不同的颜色（Brenda, 2002）。花青素作为一种具有天然生物活性的植物色素，不仅具有强抗氧化性，其在营养器官中的合成和积累对植物适应和抵抗恶劣环境条件至关重要，可以增强植物对不同生物胁迫和非生物胁迫的抵抗能力（王鸿雪等，2020；Zhang et al., 2018; Chen et al., 2016）。花青素的合成途径比较明确，需要一系列酶的参与（Holton and Cornish, 1995; Liu et al., 2018），如CHS（查尔酮合酶基因）、CHI（查尔酮异构酶基因）、F3H（黄烷酮-3-羟基化酶基因）、F3’H（类黄酮3’-羟化酶）、F3’5’H（类黄铜3’-羟化酶）、FLS（黄酮醇合成酶）、DFR（二氢黄酮醇还原酶基因）、ANS（花青素合成酶）、3GT（类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶）、GST（谷胱甘肽S-转移酶）等。这些酶基因的表达主要受转录因子的调控，目前研究比较多的是由MYB, basic helix-loop-helix(bHLH) 和 WD40-repeat (WDR) 蛋白组成的MBW蛋白复合体对花青素合成的调控（Grotewold, 2006），其中MYB转录因子起主要调控作用。

MYB基因家族作为植物界最大的转录因子家族之一，在植物中发挥着重要作用，包括次生代谢，激素信号传导与环境因子应答和对内外环境胁迫的反应等（Gao et al.,2017）。MYB是螺旋-转角-螺旋（helix-turn-helix）结构，根据其DNA结构域的特点，MYB转录因子大致分为4类：(1)包含1个R结构，即1R-MYB/MYB-related；(2)包含2个R结构，即R2R3-MYB；(3)包含3个R结构，即R1R2R3-MYB；(4)包含4个R结构，即4R-MYB（Ambawat et al.,2013），植物中绝大多数转录因子均属于R2R3-MYB。在烟草中过表达PsMYB58，花青素合成途径中的结构基因明显上调，进而增强花青素在不同器官中的积累。烟草中过表达StAN2 和StbHLH1(或 StJAF13)比单独过表达StAN2表现出更强烈的紫色色素沉着。在杨梅中，MrMYB1与MrWD40-1 和 MrbHLH1 相互作用，以形成 MBW 复合体的形式来调节杨梅中花青素的积累（Liu et al.,2013）。在园艺作物中，苹果 MdMYB10（Espley et al.,2007）、MdMYB1（Li et al.,2012） 和MdMYB110a（Umemura et al.,2013），草莓 FaMYB10和PyMYB114（Yao et al.,2017） 已经被报道通过形成 MBW 复合体调节花青素的合成。

在马铃薯中，已经明确功能的MYB转录因子还不是很多。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的一在于提供马铃薯StMYB117基因在花青素合成调控中的应用，目的二在提供种促进马铃薯花青素合成的方法。所述StMYB117基因是筛选花青素合成相关转录组中的差异表达基因得到的，将该基因在马铃薯中超量表达，能有效提高促进花青素的合成，提高马铃薯块茎中的花青素含量。