《Biology》：Genome-Wide Identification of the R2R3-MYB Gene Family in Solanum americanum and Functional Analysis of Its Role in Fruit Coloration
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花青素是植物果实着色的关键次生代谢产物，其生物合成主要受R2R3-MYB转录因子调控。然而，野生茄属（Solanum）物种中控制果实花青素积累的R2R3-MYB调控因子仍知之甚少。研究人员以美洲刺茄（Solanum americanum）为材料，通过全基因组鉴
花青素是植物果实着色的关键次生代谢产物，其生物合成主要受R2R3-MYB转录因子调控。然而，野生茄属（Solanum）物种中控制果实花青素积累的R2R3-MYB调控因子仍知之甚少。研究人员以美洲刺茄（Solanum americanum）为材料，通过全基因组鉴定、系统发育分析、同义分析、表达谱分析及病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术，筛选与果实着色相关的候选R2R3-MYB基因。研究共鉴定出122个SaMYB基因，系统发育分析显示SaMYB蛋白与拟南芥（Arabidopsis thaliana）R2R3-MYB成员在保守亚群中聚类，表明该家族具有进化保守性。同义分析在SaMYB基因间识别出37对同线基因对，所有可分析基因对的Ka/Ks值均小于1，说明这些重复基因受到功能约束。整合系统发育关系、蛋白结构、启动子顺式作用元件及果实发育表达模式分析，研究人员将SaMYB59和SaMYB106确定为花青素积累调控的候选因子。VIGS分析表明，沉默SaMYB106会减弱美洲刺茄果实的紫色着色、降低花青素含量，并下调结构基因DFR的表达。上述结果说明SaMYB106是美洲刺茄果实花青素积累的正向调控因子。该研究为理解野生茄属植物果实着色的分子基础提供了新见解。
研究背景与立项依据
果实颜色是关联植物生存繁殖与环境适应的重要农艺性状，其中花青素作为黄酮类次生代谢产物主导红、紫等色泽形成，其合成受MYB–bHLH–WD40（MBW）转录复合体核心调控，而R2R3-MYB亚族因赋予调控特异性成为关键节点。尽管在苹果、草莓、辣椒与茄子等栽培作物中已有大量R2R3-MYB调控果实着色的报道，但野生茄属资源中美洲刺茄（Solanum americanum）成熟果呈鲜明紫色，其遗传基础长期未明，且该物种高质量基因组近期才完成组装，使得系统解析其R2R3-MYB家族并锁定着色调控基因成为可能。研究人员据此开展本研究，相关成果发表于《Biology》。
主要技术方法概览
研究人员以Lin等发表的美洲刺茄SP2271基因组为参照，采用BLASTp与HMMER（PF00249）双策略鉴定R2R3-MYB候选，经NCBI CD-Search校验R2/R3结构域；利用MEGA构建与拟南芥R2R3-MYB的邻接（NJ）系统树；借助TBtools内嵌MCScanX做基因组内同线分析与Ka/Ks计算；提取2000 bp启动子用PlantCARE注释顺式元件、MEME套件找保守基序；以云南昆明自交三代群体为材料，按果实发育期采样做qRT-PCR（内参Actin）；最终选用SGN VIGS Tool设计片段、pTRV1/pTRV2介导农杆菌注射沉默SaMYB59与SaMYB106，并测定530 nm/657 nm花青素吸光值。
研究结果
3.1 美洲刺茄R2R3-MYB成员全基因组鉴定：在12条染色体上共定位122个基因（SaMYB1–SaMYB122），蛋白长度216–601 aa，分子量25.06–66.66 kDa，理论等电点4.67–9.64，多数为亲水性且不稳定性指数>40，染色体分布不均，chr01/03/04/05/06/08/10富集。
3.2 SaMYB成员系统发育分析：与拟南芥AtMYB共建NJ树，归为25个已知亚群（S1–S25）及14个未归类分支（M1–M14）；M7亚群含9个无拟南芥对应的茄属特异成员；S4/S5/S6/S7与花青素或黄酮醇分支相关，其中S6对应AtMYB75/PAP1等正向激活亚群，提示候选挖掘方向。
3.3 SaMYB基因同线分析：识别37对同线基因对，SaMYB25/64/36具多重同线关系；36对可算Ka/Ks值全数<1（0.056–0.536），符合茄科三倍化后功能约束模式。
3.4 花青素相关SaMYB结构、基序与启动子分析：S4/S5/S6外显子排布相近，S7差异明显；Motif 1–3对应R2/R3重复；S6成员SaMYB105/106/107启动子富含光响应、ABA与MeJA元件；S6候选SaMYB106具备典型正向调控元件组合。
3.3与3.4联动说明候选基因并非随机挑选，而是结构—进化—顺式元件三重收敛。
3.5 果实着色期SaMYB表达模式：DFR与ANS在紫熟期分别较绿果期上调约75倍与200倍；S6亚群中SaMYB106从转色期6–9倍、紫熟期>100倍跃升，SaMYB59（S7）持续温和上升，SaMYB105仅紫熟期突增，SaMYB107几乎不变；故锁定SaMYB106与SaMYB59进入功能验证。
3.6 SaMYB59与SaMYB106的VIGS验证：靶基因转录水平敲低约96.8%–97.3%，SaPDS对照出现光漂白证系统有效；沉默SaMYB106后果实紫色显著变浅、花青素相对含量下降、DFR表达同步走低，而沉默SaMYB59无可见表型——确证SaMYB106为果实花青素正向调控因子且位于DFR上游。
讨论部分总结
研究人员指出，茄属R2R3-MYB扩张由重复驱动且受纯化选择保留，S6亚群在双子叶与茄科作物中保守地激活花青素晚期结构基因；本研究首次在野生美洲刺茄中完成该家族系统注释，并把S6型SaMYB106的功能证据从栽培番茄SlAN2-like、茄子SmMYB1、辣椒CaMYB5延伸至野生茄属。讨论同时承认SaMYB59虽表达吻合但未现表型，可能受冗余或环境缓冲，需后续酵母单杂交、双荧光素酶、ChIP-qPCR与稳定过表达厘清其靶标与MBW互作。
结论部分译文
本研究系统鉴定美洲刺茄R2R3-MYB转录因子家族共122个成员，同线分析暗示重复基因受功能约束；系统发育结合结构、启动子与发育表达将SaMYB59与SaMYB106列为花青素调控候选。VIGS进一步证明降低SaMYB106表达会抑制紫色着色并减少花青素积累，支持其正向调控角色；沉默SaMYB106同时下调DFR，表明该因子可能通过调控花青素途径结构基因影响积累。研究凸显野生美洲刺茄R2R3-MYB家族在果实花青素形成中的潜力，并将SaMYB106定为候选着色调控基因，为茄属野生种质果实色形利用提供遗传资源。
