植物领域权威期刊The Plant Journal在线发表我院红花槭花青素合成调控分子机制最新研究进展

近日，院机械与工程所园林植物与景观工程团队在植物领域权威期刊the Plant Journal上发表了题为“ArMYB89 and ArCOP1 Interaction Modulates Anthocyanin Biosynthesis in Acer rubrum Leaves 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。

研究选取红花槭无性系小苗进行控温控光实验，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。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。

任杰研究员为论文通讯作者，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。