葡萄VviWRKY转录因子调控原花青素代谢的功能及机理研究

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葡萄无色原花青素还原酶(leucoanthocyanidin reductase,VviLAR)是调控葡萄原花青素单体合成的一个关键还原酶,其还原产物(+)-儿茶素作为葡萄原花青素的重要合成起始单元,影响着葡萄原花青素的合成过程。为了探索葡萄无色原花青素还原酶的表达调控,我们选择了四种方法来筛选可能结合VviLARs启动子的转录因子,并通过酵母单杂交和双荧光素酶试验对转录因子与启动子之间的相互作用进行了分析,同时还分析了与VviLARs启动子结合的VviWRKYs转录因子的作用机制及其功能。主要研究结果如下:1筛选与VviLARs启动子互作的转录因子。通过四条途径筛选到了21个转录因子,并利用酵母单杂交对筛选到的转录因子与VviLARs启动子的相互作用进行了试验验证,利用双荧光素酶试验验证了转录因子对VviLARs启动子活性的影响。结果发现有4个Vvi MYBs转录因子和7个VviWRKYs转录因子能够与VviLARs启动子结合,其中VviWRKY6-2,Vvi MYB3R-5,Vvi MYBPA8和Vvi MYB169能够结合并激活VviLAR1启动子活性,而VviWRKY57-2和VviWRKY20-2则能够结合并抑制VviLAR1的启动子活性;VviWRKY57-1,Vvi MYBPA8和Vvi MYB169能够结合并激活VviLAR2的启动子活性,而VviWRKY40-1,VviWRKY20-2,VviWRKY11-1,VviWRKY65-1,Vvi MYB172和Vvi MYB3R-5能够结合并抑制VviLAR2的启动子活性。2验证与VviLARs启动子互作的VviWRKYs转录因子与Vvi ANR1启动子的结合。通过酵母单杂交技术验证发现VviWRKY6-2,VviWRKY11-1,VviWRKY40-1,VviWRKY65-1和VviWRKY57-1同样也能结合到Vvi ANR1启动子上,而VviWRKY6-2和VviWRKY20-2则不与Vvi ANR1启动子结合;利用双荧光素酶试验转录因子对Vvi ANR1启动子活性的影响,结果发现VviWRKY57-2能够上调Vvi ANR1启动子活性,VviWRKY40-1,VviWRKY11-1,VviWRKY57-1和VviWRKY65-1则对Vvi ANR1的启动子活性起到抑制作用。3分析与VviLARs启动子互作的VviWRKYs转录因子之间的相互作用。形成同源二聚体或异源二聚体是WRKY转录因子之间常见的相互作用,这会影响到WRKY转录因子与启动子的结合。因此利用酵母双杂交技术和双分子荧光互作试验对7个VviWRKYs转录因子之间的相互作用进行了验证,结果发现VviWRKY6-2,VviWRKY11-1和VviWRKY20-2自身能够形成同源二聚体,而VviWRKY57-1和VviWRKY20-2之间则能够形成异源二聚体。亚细胞定位技术发现VviWRKY6-2,VviWRKY11-1,VviWRKY20-2,VviWRKY57-1和VviWRKY20-2都定位在细胞核中。利用双荧光素酶试验分析发现,VviWRKY57-1和VviWRKY20-2形成的异源二聚体能够抑制VviLAR2的启动子活性。4验证与VviLARs启动子互作的VviWRKYs转录因子对植物原花青素合成的影响。通过在烟草叶片瞬时转化7个OE-VviWRKYs转录因子发现,VviWRKY6-2和VviWRKY57-1能够明显提高烟草叶片中原花青素含量,而VviWRKY40-1,VviWRKY11-1,VviWRKY57-2,VviWRKY65-1和VviWRKY20-2则抑制了烟草叶片中原花青素的合成。将OE-VviWRKY20-2和OE-VviWRKY57-1稳定转化葡萄愈伤组织,结果发现OE-VviWRKY20-2能够明显抑制愈伤组织中的原花青素合成,而OE-VviWRKY57-1则明显提高了葡萄愈伤中原花青素的含量。
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