北京林业大学合作揭示bHLH可变剪切导致白色矢车菊中花青素缺失

花色是观赏植物最重要的观赏性状之一，花青素是赋予高等植物器官呈现红色、紫色、蓝色等颜色的主要色素成分。矢车菊（Centaurea cyanus）具有丰富的花色变异，其粉色和红色花瓣中积累天竺葵素衍生物，蓝色、紫色和墨色花瓣中积累矢车菊素衍生物，白色花瓣中则不积累花青素，而此花青素缺失的分子机制尚不明晰。

2024年11月，Ornamental Plant Research在线发表了北京林业大学园林学院戴思兰教授团队临沂大学农林科学学院邓成燕团队合作完成的题为Alternative splicing of activator CcbHLH1 gene accounts for anthocyanin absence in white cornflower的研究论文，揭示了白色矢车菊中花青素缺失的分子调控机制。

该研究以白色（‘Dwarf Tom Pouce White’，DTPW）和蓝色（‘Dwarf Tom Pouce Blue’，DTPB）矢车菊为试验材料进行对比分析，发现DTPW中的花青素完全缺失，其花青素生物合成结构基因的表达量极显著地低于DTPB。进一步分离了激活子CcMYB6-1和CcbHLH1，发现CcMYB6-1 在DTPW中高表达，其序列在两个品种中完全一致；而CcbHLH1 仅在DTPB中显著高表达，其在DTPW中由于可变剪切而发生短截突变（重新命名为CcbHLH1#），丢失了部分WD激活域和全部的bHLH、ACT-like结构域。后续的亚细胞定位、酵母双杂交、双分子荧光互补、双荧光素酶和瞬时过表达试验结果显示CcbHLH1和CcbHLH1#均定位于细胞核中，且都与CcMYB6-1存在蛋白互作关系，但CcbHLH1#无法增强CcMYB6-1对结构基因CcDFR 启动子的激活效应，进而无法在烟草叶片中提高花青素的积累量。该研究表明可变剪切后的CcbHLH1#+CcMYB6-1蛋白复合体无法有效激活花青素生物合成通路，从而导致白色矢车菊中花青素的缺失。

图1 在烟草叶片中瞬时过表达CcbHLH1不同剪接体后的花青素积累情况

北京林业大学戴思兰教授为该论文的通讯作者，临沂大学农林科学学院邓成燕副教授为第一作者和共同通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金项目（No. 32101579和No. 32171849）、山东省自然科学基金项目（No. ZR2021QC143）和山东省大学生创新项目（No. S202210452029）的资助。

https://doi.org/10.48130/opr-0024-0028

特邀作者：戴思兰、邓成燕

编辑：顾笑寅

审核：史安琪

关于Ornamental Plant Research

Ornamental Plant Research是一本开放获取的期刊，致力于传播观赏植物领域的最新研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、评论、观点以及应用性论文。期刊主编由美国佛罗里达大学食品与农业科学学院陈建军教授担任，执行主编由东北师范大学生命科学学院高翔教授担任。目前期刊已被ESCI、Scopus、DOAJ、CABI等数据库收录。

期刊官网：

www.maxapress.com/opr

投稿链接：

mc03.manuscriptcentral.com/ornpr

作者服务亮点

1. 2024年内投稿免收文章处理费

2. 通过微信公众号、头条、知乎等多平台，全面宣传作者团队及研究成果，提升学术影响力

3. 利用海外社交媒体，对已发表文章进行多层次的国际化推广，扩大全球可见度

关注园艺植物研究

园艺植物研究公众号专注于园艺植物（果树、蔬菜、观赏植物、饮料植物等）领域的最新研究进展，点击下方名片关注园艺植物研究！