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基于MYB10AG-insert/MYB10nomal竞争抑制调控栽培草莓果实色泽的分子机制解析

批准号:
32102336
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
袁华招
依托单位:
学科分类:
果树种质资源与遗传育种学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
袁华招

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
白果草莓由于市场量少,具有特殊的风味,具有很高的市场价值。白果草莓育种已经成为草莓育种的一个新方向。解析草莓果实中花色苷形成机理有助于实现定向育种,提高育种效率。本项目利用‘红颊’和白肉突变材料‘小白’为试材,发现杂合突变(MYB10AG-insert/MYB10normal)与白肉突变有关,拟开展MYB10AG-insert/MYB10nomal竞争抑制调控栽培草莓果实色泽形成的分子机制。首先对两份材料开展转录组测序和黄酮差异物质分析获得关键花色苷结构基因;随后通过转基因验证MYB10AG-insert基因功能;通过蛋白质和蛋白质、蛋白质和DNA互作的方法,验证MYB10nomal是否能形成MBW复合体调控下游关键结构基因表达,以及MYB10AG-insert对这一过程是否存在竞争性抑制。研究结果不仅有助于解析栽培草莓果实颜色形成机理,同时对草莓果实颜色育种提供分子标记。
英文摘要
Due to the lack of supply on the market and special flavor, the white fruit strawberry varieties have great market value. Therefore, white fruit strawberry breeding has become a new direction. Understanding of the underlying molecular mechanisms of anthocyanin accumulation in strawberry fruit is helpful to realize directional breeding of strawberry fruit color and improve breeding efficiency. Using‘Benihoppe’ and its white flesh mutation ‘Xiaobai’, heterozygous frameshift mutation (MYB10nomal/MYB10AG-insert)was found to be associated with white flesh. This study will use these two materials to analysis the molecular mechanism of MYB10AG-insert/MYB10nomal competitive inhibition in regulation of fruit color of strawberry. Firstly, transcriptome sequencing and detection of flavonoid contents were carried out in the two materials to identify the key differential expression of anthocyanin pathway genes. Subsequently,MYB10AG-insert gene was overexpressed by transgenic technology to verify gene function in color formation of strawberry flesh. Then, we use the research method of protein-protein, protein-DNA interaction to analyzed whether MYB10AG-insert was competitive with MYB10nomal in form MBW complex, which regulate the expression of ant genes. The research result will not only contribute to further understanding of the strawberry fruit color formation mechanism, but also provide the molecular marker basis for the future breeding of strawberry varieties with different colors.
草莓被誉为“水果皇后”,以其鲜艳色泽、芳香味道和美丽外观广受欢迎,是全球产量最高的小浆果。其果实颜色丰富,从白色到深红色不等,野生草莓中存在白果品种。然而,市场上大果型草莓多为红色,近年来少量大果型白草莓被选育出来。由于白草莓供应量少且颜色独特,价格普遍高于红草莓,因此白草莓育种成为新方向。然而,栽培草莓为八倍体,染色体高度杂合,常规杂交育种周期长且难度大。解析草莓果实中花色苷的形成机制及关键基因的定位,对提高育种效率具有重要意义。. 本项目优化了草莓果实中花色苷的提取和检测方法,分析了230份八倍体栽培草莓的花色苷含量,发现主要成分为天竺葵素-3-葡糖苷和天竺葵素-丙二酰葡糖苷,且不同品种间花色苷含量差异显著。通过筛选特异性果实颜色的草莓材料并进行转录组测序,比较红肉与白肉草莓中花色苷合成基因的表达差异,发现FaUFGT基因的表达差异是两者花色苷含量差异的关键因素。通过FaUFGT基因的过表达和RNAi干扰调控,验证了该基因在草莓果肉颜色形成中的关键作用。此外,项目通过重测序分析发现,FaMYB10基因的两种移码突变与草莓果皮和果肉颜色密切相关。酵母单杂交和EMSA实验表明,正常的FaMYB10wild能结合到FaUFGT启动子,而移码突变的FaMYB10AG-insert则不能。C-结构域对FaMYB10的转录激活功能至关重要。通过杂交群体开发分子标记,验证了FaMYB10基因移码突变与草莓果实颜色的密切关系。FaMYB10基因的杂合变异(FaMYB10AG-insert/FaMYB10wild)导致小白草莓果肉中FaUFGT的低表达,从而无法积累花色苷。进一步研究发现,FaMYB10的两种移码突变基因在‘红颊’草莓中的过表达不仅未能提高花色苷水平,反而抑制了花色苷的合成,导致果肉呈现明显的白色表型。移码突变基因的过表达还显著降低了花色苷含量,并抑制了花色苷合成途径中关键基因的表达。研究揭示了移码突变的FaMYB10基因通过与正常FaMYB10基因竞争结合FabHLH3,抑制其功能,进而影响草莓果实的着色。. 这些研究为深入理解草莓果实色泽的分子机制提供了新见解,并为草莓品种改良和育种提供了重要理论依据。通过解析花色苷合成途径中的关键基因及其调控机制,为定向育种提供了理论支持,有助于缩短育种周期,提高育种效率,推动草莓产业的可持续发展。
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