花青素富集型埃塞俄比亚芥（Brassica carinata）的色素谱解析与转录调控机制研究

本研究针对紫色埃塞俄比亚芥中花青素（anthocyanin）组分不明及调控机制不清的问题，通过UHPLC-HRMS技术鉴定出11种氰啶3-糖苷-5-葡萄糖苷衍生物，结合基因组与转录组分析揭示BcaB05.MYB114-TT8-TTG1复合体调控通路，为培育高营养价值园艺作物提供新策略。

　　

在植物王国中，色彩不仅是吸引传粉者的视觉信号，更是植物对抗环境胁迫的化学武器。花青素作为一类水溶性色素，赋予植物从绯红到深紫的绚丽色彩，同时具有抗氧化、抗紫外线等多重生理功能。埃塞俄比亚芥（Brassica carinata）这一起源于非洲高原的古老作物，因其耐热抗病、兼具油料与蔬菜用途的特性，近年来成为生物燃料和功能食品开发的新宠。然而，其紫色品种中花青素的化学组成与分子调控机制始终笼罩在迷雾中，制约着这一作物的品质改良。

针对这一科学盲区，陕西省重点研发计划等项目资助的研究团队展开攻关。通过超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术（UHPLC-HRMS），研究人员在两种紫色埃塞俄比亚芥品种（ZJC和ZJ）中鉴定出11种结构新颖的氰啶3-糖苷-5-葡萄糖苷衍生物。令人惊讶的是，ZJ品种特有的C5位丙二酰化修饰模式，揭示了品种间花青素修饰的分子指纹差异。

为解析色素积累的调控密码，团队从三个维度展开研究：首先在全基因组水平鉴定出141个花青素生物合成相关基因（ABGs）；继而通过紫色与绿色品种的叶、茎比较转录组分析，构建了从苯丙氨酸到花青素终产物的完整代谢通路；最终锁定R2R3-MYB转录因子BcaB05.MYB114为核心调控开关，证实其通过与TT8（bHLH类因子）和TTG1（WD40蛋白）形成经典的MBW转录复合体，驱动花青素合成引擎的运转。

关键技术方法包括：UHPLC-Q-Orbitrap HRMS精准鉴定花青素组分；Illumina RNA-Seq比较转录组分析；酵母双杂交验证蛋白互作；qRT-PCR定量关键基因表达。实验材料选用具典型紫色特征的ZJC（紫茎）和ZJ（紫茎紫叶）品种，以绿色品种GJ为对照。

【Anthocyanin分布特征】
色素表型分析显示，ZJ的幼嫩组织呈现深度紫色，其花青素含量较ZJC高2.3倍，且随发育进程呈现动态变化规律。质谱数据揭示丙二酰化修饰是导致品种间色差的关键化学基础。

【ABGs表达模式】
转录组热图显示，晚期生物合成基因（如ANS、UFGT）和转运蛋白基因在紫色组织中特异性高表达，而早期合成基因（PAL、CHS）呈现组成型表达特征，暗示调控层级存在时空特异性。

【MYB114调控机制】
系统进化分析发现BcaB05.MYB114与拟南芥AtMYB114同源。双荧光素酶报告实验证实，该因子能激活花青素合成酶基因启动子，而RNAi沉默株系则出现明显的色素缺失表型，确立其"分子开关"地位。

这项发表于《Plant Phenomics》的研究，首次绘制了埃塞俄比亚芥花青素合成的"化学-基因-调控"三位一体图谱。其科学价值不仅在于发现新型丙二酰化花青素结构，更通过解析BcaB05.MYB114的保守调控机制，为十字花科作物品质改良提供了通用型分子工具。未来通过精准编辑这一调控网络，可培育出兼具高观赏价值与保健功能的特色蔬菜，或开发富含抗氧化剂的功能性油料作物，实现"色香味"与营养健康的完美统一。