基于计算机模拟的方法鉴定参与山竹果花青素和黄酮类化合物生成的MYB转录因子

《Tropical Plant Biology》：In Silico Identification of MYB Transcription Factors Involved in Mangosteen Anthocyanin and Xanthone Production

番石榴果皮中酚类化合物（如xanthones和anthocyanins）的药理作用及R2R3-MYB转录因子调控机制研究，通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）鉴定出3个与成熟阶段相关的共表达模块（plum2、darkturquoise、pink），发现91个R2R3-MYB基因，其中DN34818可能抑制花青素合成，DN13742可能激活苯丙烷代谢。

　　

摘要

山竹因其对人体健康的益处而受到重视，这主要归功于其果皮，其中富含黄酮类化合物（如黄酮醇）和花青素。这些化合物具有显著的药理活性，包括抗氧化、抗炎和抗菌作用。它们的浓度在果实成熟过程中达到峰值，而R2R3-MYB转录因子在这一过程中起着关键的调控作用，尤其是在花青素的生物合成中。迄今为止，只有一个MYB基因（GmMYB10）被实验验证为山竹中花青素生产的调控因子，而黄酮醇生物合成的调控机制尚未明确。鉴于果实成熟是一个涉及众多基因和转录因子协调表达的复杂分子过程，识别更多的MYB调控因子对于通过生物技术手段提高酚类化合物的产生至关重要。参考转录组及先前的基因表达数据集的可用性使得加权基因共表达网络分析（WGCNA）成为探索这些调控网络的工具。本研究是首次在山竹上进行的WGCNA分析，旨在识别与果实成熟期间酚类化合物生物合成相关的MYB转录因子。在分析的46,681个基因中，共生成了50个共表达模块。其中，plum2、darkturquoise和pink三个模块与果实成熟的第二和第六阶段显著相关。这三个模块都富含与黄酮醇生物合成相关的基因，而darkturquoise模块还显示出与苯丙素生物合成相关的基因富集。总共鉴定出91个R2R3-MYB基因，其中7个位于darkturquoise和pink模块中。值得注意的是，DN34818是一个枢纽基因，与GmMYB10及其他与酚类生物合成相关的基因共表达，预计其具有抑制花青素的作用；相反，DN13742是pink模块中的一个枢纽基因，可能参与初级苯丙素代谢的激活。这些发现为控制热带水果中生物活性代谢物产生的调控网络提供了新的见解，并为功能验证和旨在提升山竹药用价值的分子育种工作奠定了基础。