MicroRNA828负调控缺磷胁迫诱导的番茄花青素生物合成

【目的】深入解析番茄mi R828的生物学功能,特别是参与番茄缺磷胁迫响应和花青素生物合成的调控作用。【方法】分别利用ps RNATarget和RLM-5′RACE预测和验证mi R828在番茄中的靶基因。用Meg Align和MEGA5对番茄Sl MYB7-like与部分R2R3 MYB转录因子氨基酸序列进行了多重比对和进化树分析。用q RT-PCR分析mi R828及其靶基因Sl Myb7-like在AC、Micro Tom和LA1996 3个不同番茄种质中的表达和mi R828在番茄(AC)中的组织特异性表达模式。以mi R828过表达转基因番茄和野生番茄为材料,设置正常供磷(+Pi,MS+KH2PO4 3.4 g·L-1)和缺磷(-Pi,MS+KCl 1.86 g·L-1)2个处理的培养试验。用q RT-PCR分析mi R828及其靶基因在缺磷胁迫下的表达模式。将野生型和mi R828过表达的转基因番茄植株缺磷培养15 d后,观察番茄植株地上部分和地下部分的表型差异,通过q RT-PCR分析mi R828、mi R828的靶基因Sl Myb7-like(SGN-U320618)和花青素合成相关酶基因(PAL、CHS、DFR、ANS、3GT和F3′H)的表达模式,应用分光光度计测量各样品的花青素含量。【结果】RLM-5′RACE剪切试验表明mi R828对靶基因Sl Myb7-like存在剪切调控作用,且剪切作用位点位于成熟mi R828的第10位和第11位核苷酸之间,从而验证了Sl Myb7-like是mi R828直接作用的靶基因。氨基酸序列多重比对及进化树分析显示番茄Sl MYB7-like与拟南芥At MYB7和金鱼草MYB330的序列相似性最高。Sl MYB7-like含有与花青素合成相关的保守氨基酸基序。mi R828在Micro Tom幼苗中的表达最高,在LA1996中的表达最低。相反,mi R828靶基因Sl Myb7-like在LA1996中的表达水平最高,在Micro Tom中的表达水平最低。q RT-PCR分析显示Sl Myb7-like的表达模式与mi R828相反,证明Sl Myb7-like被mi R828调控。正常供磷条件下,野生型番茄各组织中mi R828的表达量普遍较低,但在花芽、花和绿果中相对较高;mi R828过表达转基因番茄植株中各花青素合成相关基因的表达量降低为野生型植株的30%—60%,花青素含量降低为野生型植株的40%。在缺磷胁迫下,野生型和mi R828过表达转基因番茄植株中mi R828及其靶基因Sl Myb7-like的表达均受到诱导上调表达;转基因番茄植株地上部分和根系生长受到的抑制程度均小于野生型番茄;转基因番茄植株的颜色较野生型番茄植株颜色浅;转基因番茄植株中Sl Myb7-like、花青素合成相关基因的表达以及花青素含量均低于野生型植株;mi R828过表达转基因番茄植株缺磷胁迫耐受性却高于野生型番茄。【结论】在番茄中,mi R828直接作用的靶基因是Sl Myb7-like。野生型番茄所测组织中mi R828的表达量普遍较低,但在花芽、花和绿果中相对较高。mi R828及其靶基因Sl Myb7-like的表达受缺磷胁迫诱导。在正常供磷和缺磷条件下,mi R828过表达转基因番茄植株中各花青素合成相关基因的表达量和花青素含量均低于野生型,表明mi R828通过靶向Sl Myb7-like负调控花青素合成相关基因的表达,进而负调控番茄植株中花青素的生物合成。mi R828能够提高番茄对缺磷胁迫的耐受性。