[发明专利]调控花青素合成与代谢的小麦新基因TaMYB7D

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及一种调控花青素合成与代谢的小麦新基因TaMYB7D。

背景技术

花青素是植物中重要的次生代谢产物，参与了广泛的生物学过程(Beckwith et al.，2004；Downs and Siegelman，1963；Lo and Nicholson，1998；Vinterhalter et al.，2007；Zhou and Singh，2002)。作为食物，花青素不仅是优良的食品添加剂，而且具有抗心率失调，抗癌的功能，降低心血管疾病，肥胖症，糖尿病的发病率(Lietti et al.，1976)。因此人们需要更多来自水果、蔬菜以及粮食中的花青素(Boyd，2000)，但由于饮食习惯和经济方面的原因，水果和蔬菜并不能为人们提供足够的花青素(Butelli et al.，2008)。

植物体内花青素合成与代谢的控制主要是通过调控结构基因的表达量来实现的(Davies and Schwinn，2003)。转录因子WD40、bHLH和MYB形成一个转录调控复合体，调控着结构基因的表达量，从而控制花青素的合成与代谢(Hernandez et al.，2004)。

MYB类转录因子是一类DNA结合蛋白，它们在结构上都有一段保守的MYB结构域。MYB结构域是一段序列特异的能够结合DNA的区域，约由52个氨基酸构成，呈现螺旋-转角-螺旋的构象。根据MYB结构域数目的差异将MYB类转录因子分为，(1)单一MYB结构域(R1/2)蛋白；(2)2个重复MYB结构域(R2R3)蛋白；(3)3个重复MYB结构域(R1R2R3)蛋白。植物中绝大多数的MYB蛋白有2个重复MYB结构域(R2R3)(Martin and Paz-Ares，1997)。这些MYB蛋白调控了植物中多种生理过程，如毛状体发育(GhMYB109)(Suo et al.，2003)，圆锥细胞发育(AmMYBMIXTA)(Sugimoto et al.，2000)，茎形态发生(AtMYB13)(Kirik et al.，1998)，赤霉素信号转导(AtMYB33，AtMYB65，AtMYB101)(Gocal et al.，2001)，脱水反应与ABA调节(AtMYB2)(Abe et al.，2003；Urao et al.，1996)，色氨酸生物合成(ATR1)(Celenza et al.，2005)，调节细胞周期(AtCDC5)(Lin et al.，2007)等。其中的一个分支调控了花青素合成代谢的生理过程，如ZmC1，PhAN2(Hsuchen and Coe，1973；Shimada et al.，2007)。

MYB类基因对花青素生物合成结构基因的调控一般需要bHLH基因家族成员的参加。例如，ZmC1和ZmPL对花青素合成代谢的调节需要bHLH基因ZmR或ZmB参加。ZmC1和ZmR编码的蛋白通过与BZ1(花青素合成代谢的结构基因)启动子的顺式元件直接结合，从而实现对BZ1基因表达的调控(Roth et al.，1991)。虽然单独的ZmC1蛋白能够结合到结构基因启动子序列的转录元件上，但是只有ZmC1并不能产生转录活性。它还需要ZmR存在，才能产生转录活性(Lloyd et al.，1992)。bHLH转录因子是通过激活某种未知的能够结合到结构基因的CIS元件，或者通过从抑制因子上释放ZmC1，从而达到调控花青素合成的目的(Heine et al.，2004)。也有极少数的MYB转录因子只要其自身过表达就能够诱导花青素的合成，而不需要bHLH转录因子的协作，如VvMYBA1。利用基因枪介导的瞬时表达技术单独将VvMYBA1在葡萄的胚性愈伤组织中表达时，能够诱导花青素的合成(Cutanda-Perez et al.，2009)。这一过程不依赖于bHLH转录因子。