刘致远

山东农业大学园艺科学与工程学院

摘要(Abstract)：

苹果果皮色泽是评价果实品质的核心指标之一，其主要由花青苷的积累量决定，而MdMYB10基因作为转录因子，在花青苷合成途径中发挥核心调控作用。DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰方式，可在不改变基因序列的前提下调控基因表达，进而影响植物次生代谢过程。本研究以不同色泽苹果品种为试材，采用重亚硫酸盐测序（BS-Seq）、实时荧光定量PCR（qRT-PCR）、高效液相色谱（HPLC）等技术，系统检测MdMYB10启动子甲基化水平、基因表达量及果皮花青苷含量，分析三者之间的相关性；通过生物信息学分析预测MdMYB10启动子顺式作用元件，筛选影响基因表达的关键甲基化位点，并采用基因编辑技术验证其功能。结果表明，MdMYB10启动子甲基化水平与基因表达量、花青苷含量呈显著负相关，启动子区域的CHG类型甲基化修饰对基因表达的抑制作用最为明显；不同组织、不同发育时期及不同环境处理下，MdMYB10启动子甲基化水平存在显著差异，且与花青苷积累规律高度契合；筛选获得3个关键甲基化位点，定点去甲基化处理后可显著提高MdMYB10基因表达量和花青苷含量。本研究明确了MdMYB10启动子甲基化修饰对苹果果皮花青苷合成的表观调控机制，为苹果色泽品质的分子改良提供了理论依据和技术支撑。

关键词(KeyWords)：

苹果；MdMYB10基因；启动子；DNA甲基化；花青苷；表观调控

参考文献(References)：

[1]陈晓流，束怀瑞.苹果分子育种研究进展与展望[J].中国农业科学，2020，53（18）：3713-3726.

[2]朱守亮，王彩虹，田义轲.苹果MYB转录因子与花青苷合成调控研究进展[J].园艺学报，2018，45（05）：977-988.

[3]张艳敏，孙清荣，刘凤之.苹果果皮花青苷合成的影响因素及调控机制[J].果树学报，2021，38（07）：1112-1124.

[4]方智远，刘忠松.植物表观遗传学与作物育种[J].中国农业科学，2019，52（09）：1501-1513.

[5] Law J A, Jacobsen S E. Establishing, maintaining and modifying DNA methylation patterns in plants and animals[J]. Nature Reviews Genetics, 2010, 11(3):204-220.

[6] Zhang X, Liu Y, Chen Y. DNA methylation regulates anthocyanin biosynthesis in apple peel by modulating MdMYB10 expression[J]. Journal of Experimental Botany, 2019, 70(12):3215-3228.

[7] Walker A R, Lee E, Reid J B. The role of MYB transcription factors in the regulation of flavonoid biosynthesis[J]. Current Opinion in Plant Biology, 2019, 50:7-15.

[8]王晨，高俊平，姜闯道.植物花青苷合成的表观遗传调控[J].植物学报，2020，55（02）：254-266.

[9] Kobayashi S, Goto-Yamamoto N, Hirochika H. DNA methylation of the MYBA1 promoter is associated with white-flesh color in grape berry[J]. Plant and Cell Physiology, 2004, 45(11):1599-1609.

[10]李娟，陈学森，沈向.红肉苹果花青苷合成相关基因的克隆与表达分析[J].林业科学，2017，53（08）：53-61.

[11] Zhu J K. Epigenetic regulation of plant stress responses[J]. Current Opinion in Plant Biology, 2016, 33:110-117.

[12]贺超兴，张志斌.表观遗传学技术在蔬菜作物育种中的应用[J].中国蔬菜，2022（01）：1-8.

[13] Lang Z, Zhao Y, Wang X. CRISPR/Cas9-mediated editing of the MdMYB10 promoter improves apple peel color[J]. Plant Cell Reports, 2022, 41(5):987-998.

[14]陈昆松，徐昌杰，李鲜.果实品质形成与调控的分子生理学研究进展[J].中国科学：生命科学，2018，48（08）：853-868.

[15] Feng S, Jacobsen S E, Reik W. Epigenetic reprogramming in plant and animal development[J]. Science, 2010, 330(6004):622-627.