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苹果(Malus domestica Borkh.)是一种具有很高经济价值的果树,红色果皮的苹果深受人们喜爱,因此分离与果实着色相关的基因并进一步进行功能验证具有很重要的意义。前期,课题组研究发现‘元帅’苹果中MdbHLH51和MdbHLH155的表达量与花青素含量显著相关,本研究进一步分离了MdbHLH51和MdbHLH155,构建了过表达载体MdbHLH51-GFP和MdbHLH155-GFP,并通过农杆菌介导的方法进行洋葱表皮亚细胞定位分析,苹果果皮瞬时表达和转化‘嘎啦’愈伤组织实验,并成功转入烟草和拟南芥,对MdbHLH51和MdbHLH155在花青素合成中的作用进行了初步研究。主要研究结果如下:1.以‘元帅’苹果果皮的cDNA为模板,通过RT-PCR克隆MdbHLH51(基因序列号:MD01G1155000)和MdbHLH155(基因序列号:MD11G1252200)。MdbHLH51的氨基酸数目是279,开放阅读框837 bp,MdbHLH155的氨基酸数目是416,开放阅读框1248 bp。生物信息学分析表明,对两个转录因子的亚细胞定位预测均定位在细胞核。进化树分析表明,MdbHLH51与玉米中参与花青素生物合成的蛋白ZmB和ZmLC同源关系较近,MdbHLH155与MdbHLH3、AtTT8和PhAN1同源关系较近。将MdbHLH51和MdbHLH155与其他物种中调控花青素合成的bHLH蛋白进行序列分析表明,MdbHLH51和MdbHLH155属于典型的bHLH转录因子。2.洋葱表皮亚细胞定位结果表明,MdbHLH51和MdbHLH155均定位于细胞核,与生物信息学的预测结果一致。MdbHLH51和MdbHLH155在‘金冠’苹果果皮中过量表达能够促进注射孔周围的花青素积累,与花青素合成相关基因也上调表达,包括MdCHI,MdCHS,MdF3H和MdUFGT。在强光条件下,MdbHLH51和MdbHLH155在‘嘎啦’苹果愈伤组织中过量表达能够促进愈伤组织的着色,其花青素含量是对照的3.4倍。3.为了进一步验证MdbHLH51和MdbHLH155的功能,在烟草和拟南芥中过表达MdbHLH51和MdbHLH155,结果表明MdbHLH51和MdbHLH155促进拟南芥叶脉处花青素的积累以及与花青素合成相关结构基因(AtF3H,AtCHS,AtCHI和AtDFR)的上调表达,这说明MdbHLH51和MdbHLH155在花青素的合成中起着正调控的作用。