河南大学张骁团队揭示MYBL2-PAP1模块精细调节强光诱导花青素生物合成的分子机制

花青素是一类广泛存在的天然植物色素，不仅赋予植物靓丽多彩的颜色，而且对植物生长发育、环境适应至关重要。花青素生物合成主要受DFR、TT19等生物合成基因及MYBs、bHLHs等调节基因的控制。强光等多种环境因素均可影响花青素的合成和积累，但具体机制仍不清楚。

近日，河南大学张骁团队在Journal of Experimental Botany在线发表了题为A negative feedback regulatory module comprising R3-MYB repressor MYBL2 and R2R3-MYB activator PAP1 fine-tunes high light-induced anthocyanin biosynthesis in Arabidopsis的研究论文，揭示了由R3-MYB抑制子MYBL2和R2R3-MYB激活子PAP1组成的负反馈调控模块精细调节强光诱导花青素生物合成的分子机制。

在拟南芥、矮牵牛等多种植物中，由MYB、bHLH和 WD40转录因子组成的MBW复合体是正调控花青素生物合成的关键转录调控复合体，而R3-MYB抑制子MYBL2通过与bHLH蛋白互作干扰MBW复合体形成，从而负调控花青素的生物合成。该研究发现MYBL2和R2R3-MYB激活子PAP1/MYB75（MBW复合体组分）在强光诱导的花青素合成中发挥拮抗作用，且强光下MYBL2对花青素生物合成的抑制作用依赖PAP1的功能。进一步的生化、分子研究表明，MYBL2与PAP1存在蛋白互作，抑制PAP1对PAP1自身转录及对DFR、TT19等花青素生物合成基因的转录激活作用，进而负调节强光诱导的花青素生物合成。令人意外的是，当PAP1过量表达时，PAP1与bHLH蛋白TT8协同激活MYBL2的转录（图1）。因此，研究者 提出了MYBL2-PAP1模块在强光诱导花青素生物合成中的精细调节机制： 强光抑制 MYBL2 转录而激活 PAP1 和 TT8 转录，促进MBW 复合体组装，激活花青素生物合成基因的转录，从而促进花青素的合成和积累，增强植物对强光胁迫的耐受性； 当花青素过度积累或 PAP1 过量表达时，PAP1和TT8协同激活 MYBL2 转录，表达的MYBL2蛋白直接抑制 PAP1 和 TT8 转录，并与PAP1、TT8互作干扰MBW复合体形成，从而防止花青素过度积累，维持植物强光适应与生长发育之间的平衡 （图2） 。

图1 MYBL2与 PAP1互作并拮抗调控强光诱导的花青素生物合成

综上所述，该研究揭示了MYBL2-PAP1模块对强光诱导花青素生物合成的反馈调节机制，为进一步理解不同环境因素对花青素合成和积累的精细调控机制提供了新的见解和参考。

图2 MYBL2-PAP1模块调控强光诱导花青素生物合成的作用模式图

河南大学张骁教授和青年教师程凯为本论文的共同通讯作者，博士研究生邢明慧为第一作者。该研究受到国家自然科学基金和中原学者工作站的支持。

文章链接：
https://doi.org/10.1093/jxb/erae399