《Horticulturae》：Genome-Wide Identification of the MYB Gene Family in Bougainvillea and Silencing-Based Evidence for the Involvement of BbMYB6 and BbMYB69 in Yellow and Red Bract Coloration
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MYB转录因子（TF）在植物色素沉积中发挥关键调控作用；然而，三角梅属（Bougainvillea spp.）中MYB家族的组成及苞片着色的调控机制尚未得到系统研究。研究人员通过生物信息学方法从三角梅基因组中鉴定出163个BbMYB转录因子，并将其划分为3个亚
MYB转录因子（TF）在植物色素沉积中发挥关键调控作用；然而，三角梅属（Bougainvillea spp.）中MYB家族的组成及苞片着色的调控机制尚未得到系统研究。研究人员通过生物信息学方法从三角梅基因组中鉴定出163个BbMYB转录因子，并将其划分为3个亚家族：1R-MYB（13个成员）、R2R3-MYB（144个成员）和3R-MYB（6个成员）。系统发育分析进一步将BbMYB蛋白划分为15个亚群。保守基序分析显示，大多数BbMYB蛋白在N端含有保守基序，且R2R3-MYB蛋白的R2和R3重复区总共具有5个高度保守的色氨酸残基。基因结构分析表明，BbMYB基因含有0～12个内含子，并且同一亚群内表现出保守的内含子分布模式。启动子顺式作用元件分析鉴定出54种元件，可分为4类：激素响应元件、胁迫响应元件、发育相关元件和光响应元件。根据转录组数据及逆转录定量聚合酶链式反应（RT-qPCR）验证结果，BbMYB6、BbMYB8和BbMYB10在黄色苞片中显著上调，而BbMYB69、BbMYB89和BbMYB148在红色苞片中显著上调。病毒诱导的基因沉默（VIGS）实验进一步表明，沉默BbMYB6会导致黄色苞片褪色并显著降低黄酮类化合物含量，而沉默BbMYB69会导致红色苞片褪色并显著降低甜菜红素含量，这提示这两个基因分别参与黄色和红色苞片着色的正向调控。本研究对三角梅MYB基因家族进行了全面分析，锁定了与苞片着色相关的重要候选基因，并为三角梅苞片颜色的分子育种提供了理论基础和遗传资源。
该论文发表于《Horticulturae》，围绕三角梅苞片颜色形成的分子调控基础展开，重点解析MYB转录因子家族的组成特征及其在黄色、红色苞片着色中的功能。植物花和叶的颜色不仅是长期适应性进化形成的重要性状，而且与光合作用、抗逆性及传粉过程密切相关。已知植物色泽主要由黄酮类、类胡萝卜素和甜菜色素等不同类型色素共同决定，其中黄酮类中的花青素常赋予红至紫色，而黄酮醇通常参与无色至淡黄色形成；在石竹目植物中，甜菜色素则是另一类重要水溶性色素，包括甜菜红素和甜菜黄素，并与花青素呈互斥分布。三角梅作为重要木本观赏植物，其主要观赏部位并非真正花瓣，而是色彩丰富的苞片。既往研究表明，三角梅黄色苞片主要受黄酮醇调控，红色苞片主要与甜菜红素积累相关，但调控这些代谢过程的MYB转录因子尚缺乏系统研究。因此，开展三角梅MYB家族全基因组水平的鉴定，并筛选与不同苞片颜色相关的关键基因，对于阐明其着色分子机制及服务观赏性状分子育种具有直接意义。
在研究方法上，研究人员首先基于Bougainvillea × buttiana ‘Mrs. Butt’基因组，结合隐马尔可夫模型（HMM）搜索、BLASTP同源比对、保守结构域验证等策略鉴定MYB家族成员，并开展系统发育、保守基序、基因结构及启动子顺式作用元件分析。随后利用既有转录组数据，对来源于白色、黄色和红色苞片品种的样本进行表达谱比较，以TPM标准化和差异表达分析筛选候选基因，再通过RT-qPCR进行验证。最后，在黄色苞片品种Bougainvillea × buttiana ‘Golden Glow’和红色苞片品种Bougainvillea × buttiana ‘Chitra’中，应用病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术对候选基因进行功能分析，并测定黄酮类化合物及甜菜红素含量以评估表型效应。
3.1 三角梅MYB基因的鉴定与理化性质分析
研究人员在三角梅基因组中共鉴定出163个MYB基因，命名为BbMYB1至BbMYB163。根据MYB重复结构域数量，这些基因被划分为1R-MYB、R2R3-MYB和3R-MYB三类，其中R2R3-MYB家族占比最高，达到88.34%，说明该亚家族是三角梅MYB转录因子的主体组成部分。编码蛋白在氨基酸长度、分子量、等电点和不稳定系数等方面存在明显差异，提示该家族成员具有较高的结构多样性和潜在功能分化。
3.2 MYB蛋白系统发育分析
通过整合拟南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻（Oryza sativa）和三角梅MYB蛋白序列构建最大似然（ML）系统发育树，研究人员将相关蛋白划分为19个亚群，三角梅BbMYB成员分布于其中15个亚群，而在C、H、R和S亚群中未检测到BbMYB成员。该结果表明，三角梅MYB家族在演化过程中可能发生了特定谱系的扩张或缺失。亚群间成员数量分布不均，说明不同功能支系在三角梅中受到差异化保留，这为后续依据系统发育关系预测基因功能提供了基础。
3.3 BbMYB的保守基序、基因结构与序列比对分析
保守基序分析显示，同一亚群内BbMYB蛋白在基序组成上具有较高一致性，表明这些成员可能具备相近的生物学功能。多数BbMYB蛋白包含Motif 3、2、1和4，提示这些保守单元是维持MYB蛋白基本功能的重要结构基础。对R2R3-MYB重复序列的多重比对进一步发现，R2和R3重复区共存在5个高度保守的色氨酸（W）残基，其中R2区有3个，R3区有2个，这些保守位点与肽链共同构成疏水核心，并形成螺旋-转角-螺旋（HTH，DNA结合经典结构）构象，是MYB蛋白识别靶基因所必需的结构基础。基因结构分析还表明，BbMYB基因含0～12个内含子，多数基因具有2～4个内含子，同一亚群内内含子分布模式较为保守，反映出家族成员在结构上的保守性与进化相关性。部分基因完全不含内含子，提示某些谱系可能经历了内含子丢失事件。
3.4 BbMYB基因启动子顺式作用元件分析
研究人员在BbMYB基因启动子中共鉴定出54种顺式作用元件，归纳为激素响应、胁迫响应、发育相关和光响应4类。激素响应元件包括脱落酸（ABA）响应元件ABRE、水杨酸响应元件TCA-element、茉莉酸甲酯响应元件CGTCA-motif和TGACG-motif等；胁迫响应元件包括低温响应元件LTR、脱水响应元件MBS等；发育相关元件涉及分生组织、胚乳和昼夜节律等调控；光响应元件种类最多，包括G-box、GT1-motif、Box 4等。该结果表明，BbMYB基因可能整合光照、激素与逆境信号，共同参与色素合成及苞片发育调控。
3.5 黄色苞片中BbMYB基因表达分析
为筛选与黄色苞片着色相关的候选基因，研究人员比较了白色与黄色苞片转录组，鉴定出157个差异表达BbMYB基因。K-means聚类显示，其中56个基因在特定亚类中呈持续上调模式。进一步结合RT-qPCR验证，BbMYB6、BbMYB8和BbMYB10在黄色苞片中显著上调，且验证结果与RNA-seq一致。由此可见，这3个基因与黄色苞片色素积累密切相关，是潜在的黄色着色调控因子。
3.6 红色苞片中BbMYB基因表达分析
在白色与红色苞片的转录组比较中，研究人员发现120个BbMYB基因在红色苞片形成过程中上调。K-means聚类进一步筛选出72个持续上调的基因。RT-qPCR结果表明，BbMYB69、BbMYB89和BbMYB148在红色苞片中显著高表达，且与转录组趋势一致。这说明上述基因可能参与红色苞片着色，尤其与甜菜红素积累调控相关。
3.7 BbMYB6和BbMYB69在苞片着色中的功能鉴定
在候选基因较多的情况下，研究人员依据表达水平优先选取黄色苞片相关基因中表达量最高的BbMYB6，以及红色苞片相关基因中表达量最高的BbMYB69，进行VIGS功能验证。RT-qPCR结果表明，沉默处理后BbMYB6和BbMYB69的表达量分别较空载体对照下降97.77%和99.65%，显示沉默效率较高。表型观察发现，沉默BbMYB6后，黄色苞片颜色明显变浅；同时黄酮类化合物含量显著下降，说明BbMYB6与黄色苞片中黄酮类物质积累相关。相应地，沉默BbMYB69后，红色苞片发生明显褪色，且甜菜红素含量显著降低，说明BbMYB69参与促进红色苞片中甜菜红素积累。该部分结果直接提供了功能证据，证明BbMYB6和BbMYB69分别作为黄色与红色苞片着色的正调控因子发挥作用。
讨论部分指出，本研究首次在全基因组水平系统鉴定了三角梅MYB家族，明确了其家族规模、亚家族组成、保守结构特征和启动子调控潜力。R2R3-MYB亚家族占优势且关键保守位点高度一致，说明该家族在三角梅中具有与其他双子叶植物相似的结构基础。结合系统发育、表达谱和功能验证，研究人员进一步将BbMYB6与黄酮类积累、BbMYB69与甜菜红素积累联系起来，显示三角梅不同苞片颜色的形成依赖不同MYB调控模块。论文同时强调，BbMYB69作为三角梅中甜菜红素调控的正调控因子，扩展了石竹目植物甜菜色素调控MYB的已知范围，为理解该类色素调控的演化分化提供了新证据。研究还指出，虽然只验证了2个候选基因，但其他上调基因也可能存在叠加或冗余作用。
研究结论部分可概括为：研究人员从三角梅基因组中共鉴定出163个BbMYB基因，并将其归为1R-MYB、R2R3-MYB和3R-MYB三个亚家族；这些基因的保守结构和启动子顺式作用元件提示其可能参与色素调控。功能实验表明，沉默BbMYB6会降低黄酮类化合物水平并导致黄色苞片褪色，而沉默BbMYB69会降低甜菜红素水平并导致红色苞片褪色，支持二者分别在苞片着色中发挥正向调控作用。总体而言，该研究不仅为三角梅提供了全基因组MYB资源和可用于快速验证基因功能的VIGS体系，也为后续苞片颜色分子育种提供了重要靶基因与理论基础。
