整合多组学分析揭示三个新型转录因子调控血桃果肉花青素积累的分子机制

本研究针对血桃果肉花青素积累机制不清的问题，通过整合代谢组与转录组分析，发现PpMYB121、PpMYB158和PpbHLH59三个新型转录因子协同调控花青素生物合成通路关键基因表达，首次构建包含17个结构基因、3个转录因子和9种花青素组分的分子调控网络，为高花青素血桃品种选育提供重要理论靶点。

　　

血桃（Prunus persica）作为中国西南地区特色桃种质资源，因其果肉富含花青素而呈现独特的红色。然而，大多数血桃品种果实酸涩味重，花青素在果肉中分布不均且高温下易分解，严重制约了其适口性和商业化栽培。更为重要的是，血桃异常高的抗氧化能力与特定内在品质指标间的潜在关联尚未明确，且调控花青素积累的关键转录因子仍有待发掘。

为解析血桃花青素积累的分子机制，研究人员在《Plant Physiology and Biochemistry》上发表了整合多组学的研究成果。该研究以四川血桃种质资源为材料，通过比较五种稳定积累花青素的血桃品种与白肉桃品种BJ24的主要果实内在品质指标和抗氧化能力，结合靶向代谢组学和转录组学分析，揭示了花青素代谢通路的关键组分及其调控网络。

研究采用的主要技术方法包括：对五种血桃和一种白肉桃进行果实品质指标测定（总花青素、可溶性糖、单宁等）和抗氧化能力检测（ABTS、DPPH、T-AOC）；利用LC-MS/MS平台进行花青素靶向代谢组学分析；通过Illumina Hiseq4000平台进行转录组测序；运用WGCNA构建基因共表达网络；采用病毒诱导基因沉默（VIGS）和瞬时过表达技术验证转录因子功能；进行系统发育树分析和亚细胞定位实验。

研究结果方面：

3.1 果实表型与品质指标分析显示，血桃品种的总花青素含量、抗氧化能力显著高于白肉桃，其中BR1品种的可溶性糖、可滴定酸和总多酚含量最高，BP5的单宁含量和自由基清除率最高。

3.2 花青素靶向代谢组学鉴定出35种化合物，主要分为花翠素类（11）、飞燕草素类（7）、芍药素类（6）和原花青素类（5）。氰定-3-O-葡萄糖苷、天竺葵素-3-O-葡萄糖苷和总花青素是影响血桃总抗氧化能力的最关键指标。

3.3 转录组分析发现1526个在血桃中共同上调的差异表达基因，GO富集显示这些基因主要参与ADP结合、核酸酶活性等过程，KEGG富集于单萜类生物合成、苯丙烷生物合成和类黄酮生物合成通路。

3.4 花青素代谢通路关键基因表达分析表明，PpPAL2、PpC4H1、Pp4CL5、PpCHS3、PpCHI、PpF3H2、PpF3'H、PpANS、PpDFR2和PpUFGT1等17个结构基因在血桃中显著上调表达。

3.5 通过WGCNA筛选到与花青素含量最相关的黄色模块，从中鉴定出17个转录因子，包括5个MYB家族、3个bHLH家族成员。

3.6 瞬时转化实验证实沉默PpbHLH59、PpMYB158和PpMYB121能显著抑制血桃花青素积累，而过表达这三个转录因子则能促进白肉桃花青素合成。系统发育分析显示PpMYB121和PpMYB158分别位于PpMYBs家族的Ⅲ和Ⅶ亚族，PpbHLH59位于PpbHLHs家族的Ⅳ亚族。

研究最终构建了一个包含3个转录因子、17个结构基因和9种主要花青素组分的分子调控网络。这三个转录因子可能形成MBW（MYB-bHLH-WDR）蛋白复合物，通过激活花青素生物合成通路关键基因的表达，促进花青素积累，从而增强血桃果肉的抗氧化能力。

该研究不仅明确了氰定-3-O-葡萄糖苷等关键花青素组分与血桃抗氧化能力的相关性，还首次鉴定出PpMYB121、PpMYB158和PpbHLH59三个新型转录因子在血桃花青素积累中的核心调控作用，为解析血桃花青素积累的分子机制提供了重要理论依据，为培育高花青素含量的桃品种提供了明确的分子靶点。