《Horticultural Plant Journal》：An integrated analysis with transcriptomics and metabolomics highlights VdMYB56 regulation anthocyanin biosynthesis in rabbiteye blueberry (
Vaccinium ashei)
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本研究针对贵州喀斯特地区兔眼蓝莓高花青素积累的分子调控机制尚不明确的问题，通过整合转录组学和代谢组学分析，发现R2R3-MYB转录因子VdMYB56能直接结合Vd3GT启动子激活其表达，并与VdMYB69互作形成调控模块，共同促进花青素生物合成。该研究为高花青素蓝莓育种提供了新靶点，对喀斯特地区特色果树产业提质增效具有重要意义。
蓝莓作为具有极高营养价值的水果，其花青素含量在果蔬中名列前茅。特别是兔眼蓝莓，在中国南方地区广泛种植，其中贵州喀斯特地区出产的蓝莓果实花青素含量显著高于其他产区。花青素不仅是决定果实色泽的关键色素，更具有抗氧化、抗炎等多种健康功效，然而关于兔眼蓝莓果实发育和着色过程中高花青素积累的分子调控机制尚未完全阐明。这一科学问题的解答对于提高蓝莓品质和营养价值具有重要意义。
近期发表在《Horticultural Plant Journal》的一项研究，通过整合转录组学和代谢组学分析，系统揭示了兔眼蓝莓花青素生物合成的调控网络。研究人员以五年生"Brightwell"兔眼蓝莓为材料，在果实发育的五个关键时期（绿果期、转色期、红果期、半熟期和成熟期）分别采集果皮和果肉样本，采用非靶向代谢组学和高效液相色谱(HPLC)技术分析花青素组分动态变化，同时进行转录组测序和共表达网络构建，筛选与花青素积累相关的关键基因。
研究团队发现，在果实发育过程中，花青素组分呈现明显的时空特异性分布。氰定(Cy)和花葵素(Pg)在红果期达到峰值，而飞燕草素(Dp)、芍药素(Pt)、锦葵素(Mv)和牵牛素(Pn)则在成熟期含量最高。转录组分析鉴定出27个与花青素含量显著相关的差异表达基因，其中R2R3-MYB家族成员VdMYB56的表达模式与花青素积累趋势高度一致。
通过系统发育分析和分子特征鉴定，VdMYB56被归类为SG6亚型R2R3-MYB转录因子，其蛋白序列中含有典型的SG6基序和C4基序。亚细胞定位实验证实VdMYB56定位于细胞核，具有转录激活活性。进一步的实验表明，VdMYB56能够直接结合花青素生物合成关键基因Vd3GT的启动子区域，激活其表达。
为验证VdMYB56的功能，研究人员分别进行了基因沉默和过表达实验。在蓝莓果实中沉默VdMYB56后，花青素含量和相关酶活性显著降低；而在番茄中过表达VdMYB56，则导致果实花青素含量明显增加，果实颜色加深。这些结果充分证明VdMYB56是花青素生物合成的正调控因子。
更有趣的是，研究还发现另一个R2R3-MYB转录因子VdMYB69与VdMYB56存在相互作用。通过酵母双杂交(Y2H)和双分子荧光互补(BiFC)实验证实，两者能够形成蛋白复合物。双荧光素酶报告基因实验进一步表明，VdMYB69能够增强VdMYB56对Vd3GT启动子的转录激活能力，说明VdMYB56-VdMYB69模块共同调控花青素生物合成。
3.1. 兔眼蓝莓果实的表型参数和花青素积累
通过对果实发育过程中颜色参数和花青素含量的动态监测，发现果实颜色从绿色逐渐转变为蓝黑色，花青素主要分布在果皮中。总花青素含量从绿果期的4.924 μg·g-1FW增加到成熟期的380.235 μg·g-1FW，且与果实大小、重量等表型参数显著相关。
3.2. 兔眼蓝莓的非靶向代谢组学分析
代谢组学分析鉴定出3528个差异积累代谢物，其中花青素相关代谢物433个。KEGG富集分析显示，类黄酮生物合成途径和苯丙烷生物合成途径显著富集。HPLC分析进一步证实了不同花青素组分在果实发育过程中的特异性积累模式。
3.3. 转录组测序、KEGG富集分析和qRT-PCR验证
转录组测序获得521.49 Gb clean data，鉴定出52929个差异表达基因。共表达网络分析显示，VdMYB56、VdMYB69、VdMYB55等转录因子与花青素含量显著相关。qRT-PCR验证结果与转录组数据高度一致。
3.4. VdMYB56的分子特征、亚细胞定位和转录活性
VdMYB56含有R2R3-DNA结合结构域，属于SG6亚型R2R3-MYB转录因子。亚细胞定位显示其定位于细胞核，转录活性分析证实其具有转录激活能力。
3.5. VdMYB56和Vd3GT的启动子活性及相互作用
启动子分析发现VdMYB56和Vd3GT启动子均含有多种顺式作用元件。GUS染色实验证实两者具有启动子活性。Y1H和双荧光素酶实验证明VdMYB56能直接结合Vd3GT启动子。
3.6. VdMYB56在兔眼蓝莓果实和转基因番茄株系中的调控作用
VIGS沉默VdMYB56导致蓝莓果实花青素含量降低，而过表达VdMYB56的番茄果实花青素含量显著增加，相关基因表达上调。
3.7. VdMYB69与VdMYB56互作正向调控花青素积累
Y2H、BiFC和双荧光素酶实验证实VdMYB69与VdMYB56相互作用，并能增强VdMYB56对Vd3GT启动子的转录激活能力。
该研究首次在兔眼蓝莓中鉴定出VdMYB56-VdMYB69调控模块，系统阐明了其通过激活Vd3GT表达促进花青素生物合成的分子机制。这一发现不仅深化了对蓝莓果实着色分子机制的理解，而且为高花青素蓝莓品种的分子育种提供了重要的理论依据和基因资源。特别是在喀斯特地区这一特殊生态环境下，该研究结果为开发适合当地种植的高品质蓝莓品种指明了方向，对促进山区特色农业发展具有重要意义。研究采用的多组学整合分析策略也为其他果树品质性状的遗传解析提供了可借鉴的研究范式。
