武漢植物園揭示桃色澤同源調節基因的功能分化機制

2021-01-07 中國科學院

　　R2R3-MYB基因是控制花青素積累的關鍵調節基因，但鮮有關於其功能分化機理的報導。中國科學院武漢植物園果樹分子育種學科組在研究員韓月彭帶領下，發現桃基因組中兩個串聯排列基因PpMYB10.1和PpMYB10.2發生了功能分化，前者能強烈誘導花青素的合成，但後者誘導能力很弱。定點突變實驗顯示，R2R3-MYB蛋白R3結構域中兩個胺基酸的變化是導致PpMYB10基因功能分化的原因。當PpMYB10.2基因R3結構域第93位胺基酸Arg被替換成Gly後，能顯著提升該基因的色澤誘導能力（如圖），相反，當PpMYB10.1基因R3結構域第63、93位胺基酸被替換成PpMYB10.2基因對應的胺基酸時，其色澤誘導能力喪失。PpMYB10蛋白R3結構域第93位胺基酸的變化會影響其與輔助因子PpbHLH3結合力，而第63位胺基酸的變化可改變其空間構想；PpMYB10基因功能分化與其bHLH3結合力變化相一致，這表明R2R3-MYBs與DNA靶標的結合可能需要bHLHs伴侶的參與。

    研究成果以Two amino acid changes in the R3 repeat cause functional divergence of two clustered MYB10 genes in peach 為題發表於Plant Molecular Biology，研究結果有助於了解R2R3-MYBs的功能進化及其與DNA靶標相互作用的分子機制，且為植物色澤性狀改良提供了理論與技術支撐。

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圖：單個胺基酸變化對桃色澤調節基因功能的影響 

　　R2R3-MYB基因是控制花青素積累的關鍵調節基因，但鮮有關於其功能分化機理的報導。中國科學院武漢植物園果樹分子育種學科組在研究員韓月彭帶領下，發現桃基因組中兩個串聯排列基因PpMYB10.1和PpMYB10.2發生了功能分化，前者能強烈誘導花青素的合成，但後者誘導能力很弱。定點突變實驗顯示，R2R3-MYB蛋白R3結構域中兩個胺基酸的變化是導致PpMYB10基因功能分化的原因。當PpMYB10.2基因R3結構域第93位胺基酸Arg被替換成Gly後，能顯著提升該基因的色澤誘導能力（如圖），相反，當PpMYB10.1基因R3結構域第63、93位胺基酸被替換成PpMYB10.2基因對應的胺基酸時，其色澤誘導能力喪失。PpMYB10蛋白R3結構域第93位胺基酸的變化會影響其與輔助因子PpbHLH3結合力，而第63位胺基酸的變化可改變其空間構想；PpMYB10基因功能分化與其bHLH3結合力變化相一致，這表明R2R3-MYBs與DNA靶標的結合可能需要bHLHs伴侶的參與。
    研究成果以Two amino acid changes in the R3 repeat cause functional divergence of two clustered MYB10 genes in peach 為題發表於Plant Molecular Biology，研究結果有助於了解R2R3-MYBs的功能進化及其與DNA靶標相互作用的分子機制，且為植物色澤性狀改良提供了理論與技術支撐。
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圖：單個胺基酸變化對桃色澤調節基因功能的影響 

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