梨(Pyrus communis L.)是世界上最重要的果树之一。花青苷和原花青苷不仅是梨果皮呈现红色的重要物质成分,也是具有营养价值的重要次生代谢产物之一。近年来,随着国内外红皮梨育种的兴起,关于梨花青苷和原花青苷合成调控机制的研究引起了人们的广泛关注。然而,目前为止,该分子机制仍不十分清楚。为此,本研究通过整合转录组学和代谢组学分析挖掘梨花青苷和原花青苷合成调控的关键基因,并在此基础上进一步挑选核心基因进行功能验证,从而解析这些核心基因间的调控关系。本实验研究结果为今后梨花青苷和原花青苷合成调控的研究以及红皮梨的育种提供了有益的参考。主要研究内容及结果如下:1、通过对‘茄梨’和‘红茄梨’的早期发育阶段和(或者)它们各自的两个发育时期的果实进行转录组学和代谢组学的分析,总共鉴定出了4065个差异表达基因和19种差异表达的代谢产物(12种花青苷和7种原花青苷)。2、差异表达基因和花青苷/原花青苷之间的相关性分析显示,266种基因与12种花青苷和7种原花青苷之间存在着364个强相关性。主要分为10大类,包括DNA结合、植物激素信号转导、类黄酮生物合成、苯丙烷类生物合成、油菜素内脂类生物合成、玉米素生物合成、类黄酮代谢、苯丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢以及ABC转运蛋白。3、我们构建了花青苷、原花青苷和相关基因的调控网络,初步揭示了‘茄梨’和‘红茄梨’中涉及花青苷和原花青苷积累的调控机理。本研究鉴定了一个新的参与梨花青苷代谢调控的MYB转录因子:PcMYB114。EMSA实验发现,PcMYB114能够结合PcGSTF12基因的启动子。LUC活性实验表明,PcMYB114可以促进PcGSTF12基因启动子的活性。以上结果表明,PcMYB114是导致果皮红色突变的关键因素。Pc MYB114能直接结合到PcGSTF12基因的启动子上,进而正调控梨花青苷与原花青苷的代谢过程。4、为了验证PcGSTF12基因在植物体中的功能,我们构建了35s::PcGSTF12过表达载体,并转化拟南芥突变体(tt19-7)。PcGSTF12异位表达能有效恢复拟南芥突变体(tt19-7)幼苗花青苷缺陷的现象,且这种现象在持续光照条件下尤为明显。RNA-s eq分析发现,转基因拟南芥中花青苷和原花青苷的种类明显增加。这说明,PcGSTF12参与梨花青苷和原花青苷的代谢调控,PcGSTF12转基因拟南芥促进花青苷和原花青苷的积累。。