摘要：近日，安徽省农业科学院园林植物与景观工程团队在植物领域权威期刊The Plant Journal（中科院1区TOP期刊，五年影响因子7.1）发表了题为“ArMYB89 and ArCOP1 Interaction Modulates Anthocyanin B

近日，安徽省农业科学院园林植物与景观工程团队在植物领域权威期刊The Plant Journal（中科院1区TOP期刊，五年影响因子7.1）发表了题为“ArMYB89 and ArCOP1 Interaction Modulates Anthocyanin Biosynthesis in Acer rubrumLeaves under Low-Temperature Conditions”的最新研究成果。这项研究揭示了低温光照、黑暗条件下红花槭花青素合成的分子机制。

红花槭（Acer rubrum）为槭属落叶大乔木，叶片宽大、色彩艳丽，是世界著名的红叶观赏树种。随着温度降低，红花槭叶片在秋末冬初变色，这个过程与花青素苷的组成、含量密切相关。团队此前完成了红花槭基因组测序，并挖掘出一个温光诱导差异表达基因——ArMYB89，然而，关于该基因调控花青素苷合成的分子机制仍不清晰。

为了进一步明确该机制，研究选取红花槭无性系小苗进行控温控光实验。研究发现，低温光照处理5～7天，红花槭叶片变为红色，花青素含量显著增加；转录组分析显示，花青素生物合成途径关键基因ArUGT52基因表达显著上调，ArMYB89转录因子的表达显著增加。通过DAP-seq、酵母单杂交实验（Y1H）、电泳迁移率变动实验（EMSA）和双荧光素酶报告实验（LUC），证实ArMYB89直接结合ArUGT52的启动子并激活其转录；高效液相色谱（HPLC）分析显示，花青素的糖基化发生在3-OH位置；瞬时过表达结果表明，在低温和光照条件下，烟草中ArUGT52与ArMYB89的共表达显著增强了花青素的积累。酵母双杂交实验（Y2H）、Pull-down实验和双分子荧光互补实验（BIFC）表明，ArCOP1与ArMYB89存在互作作用。此外，通过体内和体外泛素化实验，进一步证实了ArCOP1与ArMYB89发生泛素化，导致ArMYB89的降解。烟草瞬时过表达验证实验表明，ArCOP1通过靶向降解ArMYB89，负向调节花青素生物合成。病毒诱导的基因沉默（VIGS）实验显示，ArCOP1的沉默显著提高了低温条件下的花青素含量。

研究绘制了低温条件下红花槭花青素合成模式图（图1）。在低温光照条件下，ArCOP1的表达水平较低，其对ArMYB89的泛素化作用较弱，ArUGT52的表达较高。在低温黑暗条件下，ArCOP1的表达水平较高，使得ArMYB89转录因子大量泛素化而降解，ArUGT52的表达下降导致花青素生物合成降低。研究丰富了学界对低温条件下花青素合成分子机制的认知，可为槭属植物花青素合成改良提供参考。

图1. 低温光照条件下ArMYB89和ArCOP1互作调控红花槭花青素合成模式图

安徽省农业科学院园林植物与景观工程团队任杰研究员为论文通信作者，博士后Faheem Afzal Shah为第一作者，陈竹副研究员为并列第一作者，团队成员Khan Arif Kamal、赵悦，宁波城市职业技术学院祝志勇教授、北京林业大学陈金焕教授参与了相关研究。研究得到了国家自然科学基金（32271914和32301660）等的资助。

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来源：安徽农业科学