梁玉鐲， 陳新娜， 陳東亮， 王 森， 李彥慧， 黃叢林

(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)園林與旅游學(xué)院，河北保定 071000； 2.北京市農(nóng)林科學(xué)院草業(yè)花卉與景觀生態(tài)研究所，北京 100097；3.北京市功能花卉工程技術(shù)研究中心，北京 100097)

花青素是一種類黃酮類水溶性天然色素，是植物呈現(xiàn)紅色、紫色及藍(lán)色等色彩的主要呈色色素[1-2]。除此之外，花青素還廣泛參與了植物抵御鹽[3]、干旱[4-5]、低溫[6-7]等非生物脅迫以及火疫病病菌(Erwiniaamylovora)[8]、黃萎病病菌(Verticilliumdahliae)[9]、蟲害[10]等生物脅迫的抗逆反應(yīng)，因此花青素對于植物而言具有重要的生物學(xué)意義。對人而言，花青素也具有很高的利用價值，有抗氧化、增強(qiáng)血管彈性、預(yù)防癌癥、提高視力等多種功效，因此，植物花青素被廣泛用作醫(yī)藥、保健品、食品添加劑等。

目前，人們對植物花青素的生物合成途徑已經(jīng)研究得比較清楚，涉及許多結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)，而這些基因又在不同層面受到不同基因的表達(dá)調(diào)控[11]。MYB是植物中最大的轉(zhuǎn)錄因子家族之一，廣泛參與植物的細(xì)胞形態(tài)建成、次生代謝物生物合成、分生組織形成、抵御生物及非生物脅迫等眾多生理生化進(jìn)程[12]。大量研究發(fā)現(xiàn)，MYB類轉(zhuǎn)錄因子在植物花青素代謝中發(fā)揮著非常重要的調(diào)控作用，是目前已知的花青素生物合成途徑中最重要的調(diào)控因子。本文主要概述了植物花青素生物合成途徑，并對參與花青素生物合成途徑調(diào)控的MYB種類及其調(diào)控方式等進(jìn)行了綜述，以期為進(jìn)一步闡述植物花青素生物合成調(diào)控及花色形成機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

1 植物花青素的生物合成

花青素是許多植物中最主要的呈色色素。目前已知的植物花青素有500多種，其基本結(jié)構(gòu)由2個苯環(huán)(A—與B—)組成，并通過1個三碳的單位連接形成碳骨架C6—C3—C6(圖1)。自然界中天然的花青素主要包括天竺葵色素(pelargonidin)、矢車菊色素(cyanidin)和飛燕草色素(delphindin)三大類[13]，這3種色素又經(jīng)過糖基化、甲基化、?；刃揎棧M(jìn)一步形成各種結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、顏色更加豐富的花色素苷。植物細(xì)胞中花色素苷的種類及含量共同決定了其呈現(xiàn)的顏色。

1.1 花青素的生物合成途徑

植物中花青素的生物合成通路已經(jīng)被研究得比較清楚[14-15]，主要分為3個階段(圖2)[16-20]。第1階段開始于苯丙氨酸，通過苯丙氨酸解氨酶(phenyl alanine ammonialyase，PAL)催化產(chǎn)生肉桂酸，再經(jīng)肉桂酸羥化酶(cinnamic 4-hydroxy-lase，C4H)生成香豆酸，最后在4-香豆酰CoA連接酶(4-coumarate coenzyme A ligase，4CL)的作用下，香豆酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-香豆酰-CoA，該階段是大多數(shù)次生代謝所共有的。第2階段是類黃酮代謝的重要反應(yīng)，丙二酰-CoA和第1階段的產(chǎn)物4-香豆酰-CoA通過查爾酮合成酶(chalcone synthase，CHS)作用產(chǎn)生查爾酮，再經(jīng)查爾酮異構(gòu)酶(chalcone isomerase，CHI)的催化合成黃酮醇槲皮素(naringenin)，然后黃烷酮-3-羥化酶(flavanon 3-hydroxylase，F(xiàn)3H)催化合成二氫黃酮醇(dihydrokaempferol，DHK)。DHK又可進(jìn)一步分別被類黃酮-3′-羥化酶(flavonoid 3′-hydroxylase，F(xiàn)3′H)、類黃酮-3′，5′-羥化酶(flavonoid 3′5′-hydroxylase，F(xiàn)3′5′H)催化生成二氫槲皮素(dihydroquercetin，DHQ)、二氫楊梅素(dihydromyricetin，DHM)。在第3階段，DHK、DHM及DHQ在二氫黃酮醇4-還原酶(dihydroflavonol 4-reductase，DFR)、花青素合成酶(anthocyanidin aynthase，ANS)的依次催化下，分別形成天竺葵色素、飛燕草色素及矢車菊色素。然后在糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下，形成天竺葵色素苷、飛燕草色素苷及矢車菊色素苷。矢車菊色素苷、飛燕草色素苷又經(jīng)過不同程度的甲氧基化，進(jìn)一步形成芍藥色素苷(peonidin)、矮牽牛色素苷(petunidin)和錦葵色素苷(malvidin)。自然界中游離的花青素并不穩(wěn)定，需要經(jīng)過糖基化、甲基化、酰基化等修飾形成各種花色素苷，才能穩(wěn)定存在，同時使其具有更加豐富的顏色。

1.2 花青素合成途徑中的結(jié)構(gòu)基因

目前，植物花青素生物合成的主要結(jié)構(gòu)基因都已經(jīng)被分離鑒定[14，17-18]，其生物學(xué)功能也比較清楚[19]。CHS、CHI都是花青素合成途徑上游的關(guān)鍵酶，CHS催化查爾酮的形成，處于初生代謝和次生代謝的連接處，而CHI是查爾酮轉(zhuǎn)變?yōu)辄S烷酮的關(guān)鍵酶，最早從法國豌豆(PisumsativumL.)中克隆獲得[20]。大量研究發(fā)現(xiàn)，CHS、CHI基因的表達(dá)水平與花青素含量呈正相關(guān)。例如，在擬南芥(ArabidopsisthalianaL.)tt4、tt5突變體中分別導(dǎo)入玉米(ZeamaysL.)CHS(C2)、CHI(CHI1)基因后，發(fā)現(xiàn)擬南芥突變體中花青素含量都顯著提高[21]。將小蒼蘭(Freesiahybrida)CHS1基因?qū)氚谆ò珷颗?Petuniahybrida)中，可以促進(jìn)矮牽牛中花青素的合成，花色由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榉凵玔22]；而通過反義手段抑制CHS的表達(dá)會阻礙花青素的合成，使顏色褪去而呈白色[23-24]。Lim等將洋蔥(Alliumcepa)CHI導(dǎo)入番茄(Lycopersiconesculentum)中發(fā)現(xiàn)，番茄果皮中的花青素含量增加到原來的400倍， 果肉中的花青素含量也增加了260倍[25]。

F3H是催化4，5，7-三羥基黃烷酮產(chǎn)生花青素合成前體物質(zhì)DHK的核心酶，F(xiàn)3′H、F3′5′H又分別催化DHK轉(zhuǎn)變?yōu)镈HM、DHQ。DHK、DHQ、DHM則進(jìn)一步在DFR、ANS等酶的催化下形成不同的花青素。因此，F(xiàn)3′H、F3′5′H往往被認(rèn)為是決定花色的關(guān)鍵基因，如果其活性缺失，可能會導(dǎo)致花色無法形成紅色或藍(lán)色。月季(Rosachinensis)、香石竹(DianthuscaryophyllusL.)和菊花(Chrysanthemummorifolium)由于F3′5′H活性缺失，從而不能形成飛燕草色素，使其缺少藍(lán)色或紫色花[26]；相反的，飛燕草色素含量比較高的大多數(shù)飛燕草屬植物的F3′5′H活性較高，花色多呈現(xiàn)為藍(lán)色或紫色，但因其不含F(xiàn)3′H而無法形成矢車菊色素，從而造成其缺失紅色或粉色花[27]。

DFR、ANS是DHK、DHM和DHQ分別形成天竺葵色素、飛燕草色素及矢車菊色素所共同需要的酶。DFR最初是從玉米、金魚草(AntirrhinummajusL.)中克隆出來的[28]，后來又相繼從油菜(BrassicacampestrisL.)[29]、馬鈴薯(SolanumtuberosumL.)[30]等其他植物中分離出來，研究者逐漸明確了其在花青素合成中的作用，即催化DHK、DHM和DHQ形成無色的原花青素。無色的原花青素進(jìn)一步由ANS催化轉(zhuǎn)化為有色的花青素，這是花青素生物合成途徑的第1個有色化合物，而ANS也被視為花青素合成途徑末端的核心酶。目前研究者已經(jīng)從紫蘇(PerillafrutescensL.)[31]、桑椹(Fructusmori)[32]、夏堇(Toreniafournieri)[33]等多種植物中分離出了ANS類基因，它門對植物果實、葉片、花等顯現(xiàn)豐富顏色具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，ANS僅在金鐘連翹(Forsythiaintermedia)的萼片中表達(dá)，在花瓣和花藥中不表達(dá)，使得花瓣中未產(chǎn)生花青素[34]，而當(dāng)龍膽(Gentianascabra)中ANS基因發(fā)生突變時，其花色褪變?yōu)榘咨玔35]。

花青素雖然顯現(xiàn)出顏色，但是并不穩(wěn)定?；ㄇ嗨匦纬珊髸M(jìn)一步經(jīng)過糖基化、甲基化、?；刃揎?，形成結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、顏色更加豐富的花色素苷。糖基化是花青素修飾中最常見的方式，可以增強(qiáng)花青素的穩(wěn)定性與水溶性[36-37]。大部分植物花青素合成后的第1步是C3位經(jīng)花青素3-O-葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶(3GT)的催化進(jìn)行糖基化[38]，此外，一些植物的C5位、C7位也存在糖基化修飾，但一般C3位的糖基化優(yōu)先于C5位的糖基化發(fā)生[39]?；ㄇ嗨胤肿由系牧u基或糖苷基上的羧基又可以通過芳香酸或脂肪酸的作用發(fā)生?；?，所以一般認(rèn)為花青素酰基化修飾晚于糖基化修飾。?；揎椏梢赃M(jìn)一步增強(qiáng)花青素的水溶性，使花青素保持原有的顏色。此外，當(dāng)發(fā)生芳香族?；揎棔r，還會改變花青素的吸收波長，使其呈色向藍(lán)色增加的方向移動[40-41]。甲基化修飾可以穩(wěn)定花青素的B環(huán)結(jié)構(gòu)，通常發(fā)生在花色素分子的C3′、C5′位羥基上[41]，由于花色素分子C3′、C5′位上的羥基被甲氧基替換，發(fā)生甲氧基化，可使花青素顯現(xiàn)紅色。通常甲基化修飾發(fā)生在糖基化修飾之后、酰基化修飾之前，但擬南芥中因為只有F3′H，使其只能合成矢車菊色素，所以不存在甲基化修飾。

2 植物花青素生物合成途徑中MYB的調(diào)控作用

花青素合成結(jié)構(gòu)基因以直接參與的方式調(diào)控花青素的形成，而其表達(dá)又受到轉(zhuǎn)錄水平中轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控，大量研究發(fā)現(xiàn)，MYB轉(zhuǎn)錄因子是植物花青素合成結(jié)構(gòu)基因中最重要的調(diào)控因子。MYB是高等植物中數(shù)量較大的基因家族之一[42]，已在多種植物中被分離鑒定[43-44]。MYB轉(zhuǎn)錄因子含有2個保守區(qū)域，分別是N端的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域和C端的調(diào)控區(qū)域。N端的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域由不完整的重復(fù)片段R1、R2和R3(每個R序列由大約51～53個氨基酸組成)組成[45]，根據(jù)結(jié)合域所包含的R片段的數(shù)量，MYB轉(zhuǎn)錄因子家族被分為R1-MYB、R2R3-MYB、R3-MYB和R4-MYB 4個亞家族[46]。R1-MYB類轉(zhuǎn)錄因子在植物對逆境的響應(yīng)中發(fā)揮了重要作用[47-49]，并且研究發(fā)現(xiàn)，R1-MYB類轉(zhuǎn)錄因子CCA1與擬南芥光信號傳導(dǎo)有關(guān)[48]。擬南芥、水稻(OryzasativaL.)等大部分植物中均含有5個R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子[49-50]，該蛋白主要廣泛參與植物細(xì)胞調(diào)控和細(xì)胞分化過程[51-52]。R4-MYB蛋白的含量較少，一般在植物中不含有或僅含有1個[53-55]，目前對該蛋白的研究比較缺乏。

R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子在MYB家族中的占比最高，有研究發(fā)現(xiàn)，在擬南芥已報道的近200個MYB轉(zhuǎn)錄因子中，R2R3-MYB類就有126個[53-54]；在已報道的水稻近200個MYB中，R2R3-MYB 有109個[53]，這類蛋白在N端含有2個MYB結(jié)構(gòu)域(R2、R3)，并廣泛參與植物次生代謝物的合成,應(yīng)對各種脅迫的抗逆反應(yīng)等過程[55]。R2R3-MYB類轉(zhuǎn)錄因子是目前已知的花青素生物合成途徑中最重要的調(diào)控因子，它通過調(diào)控花青素生物合成結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)，決定著花青素的種類及含量，最終影響花、果及葉片等的顏色。依據(jù) R2R3-MYB 蛋白氨基酸序列的不同保守性，R2R3-MYB 家族又進(jìn)一步被劃分為25個亞族[56]，并且部分亞族已被證明與花青素生物合成密切相關(guān)。例如在模式植物擬南芥中，第5亞族AtMYB123參與了擬南芥種皮中原花青素的積累[57]，第6亞族AtMYB75、AtMYB90、AtMYB113和AtMYB114調(diào)控著營養(yǎng)組織中花青素的合成[58]，而第7亞族AtMYB11、AtMYB12和AtMYB111對擬南芥各器官中花青素的合成都有調(diào)控作用[59]。此外，第4亞族的大多數(shù)成員為擬南芥花青素合成途徑中的負(fù)調(diào)控因子[60]。

2.1 MYB正向調(diào)控花青素的合成

大部分參與花青素生物合成調(diào)控的MYB轉(zhuǎn)錄因子屬于R2R3-MYB類，并且大部分MYB對于花青素的生物合成起到促進(jìn)作用。最早被報道的參與花青素合成調(diào)控的MYB類轉(zhuǎn)錄因子是調(diào)控玉米糊粉層的ZmC1，之后研究者又從玉米中分離出ZmC1的同源基因ZmPI，該基因在玉米的其他器官中調(diào)控著花青素的合成[61]。MYB轉(zhuǎn)錄因子是通過調(diào)節(jié)花青素合成途徑中結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)進(jìn)而發(fā)揮作用的，幾乎所有植物器官中的花青素都受到MYB轉(zhuǎn)錄因子的正調(diào)控。番茄中AN1的過量表達(dá)會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因CHS、CHI與DFR的表達(dá)量上調(diào)，致使番茄果實中的花青素大量積累[62]，而轉(zhuǎn)錄因子Rosea1會促進(jìn)金魚草花瓣中結(jié)構(gòu)基因F3H、DFR、ANS和UFGT的表達(dá)[63]。紫甘藍(lán)(BrassicaoleraceaL.)BoMYB2和紫色花椰菜(BrassicaoleraceaL.)Pr通過激活下游結(jié)構(gòu)基因DFR、ANS與UFGT的表達(dá)量上調(diào)，決定著其葉片的著色[64-65]，而甘薯(Ipomoeabatatas)塊莖中花青素的積累是通過IbMYB1調(diào)控CHS、CHI、F3H、DFR、ANS和UFGT的表達(dá)而獲得的[66]。

有研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)錄因子MYB在花青素合成調(diào)控中發(fā)揮作用時具有一定的組織特異性，在不同器官中發(fā)揮主導(dǎo)作用的MYB可能不同。紅色蝴蝶蘭(Phalaenopsisaphrodite)中3個R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子PaMYB2、PaMYB11、PaMYB12分別正向調(diào)控花萼/花瓣、花萼/花瓣上的斑點及脈絡(luò)中花青素的積累[67]。MdMYB1、MdMYBA、MdMYB10與MYB110a是調(diào)控蘋果(Malusdomestica)各組織中花青素合成的關(guān)鍵正調(diào)控因子，其中MdMYB1、MdMYBA主要參與果皮中花青素的合成，而果實、葉片中的花青素合成受到MdMYB10的調(diào)控，果實外皮層組織中花青素的合成則與MYB110a的表達(dá)有關(guān)[68-69]。此外，研究者還從薔薇科(Rosaceae)其他植物中獲得MdMYB10的同源基因，如桃(Prunuspersica)的PpMYB10基因[70]、甜櫻桃(Prunusavium)的PavMYB10基因[71]、歐洲李(PrunusdomesticaL.)的PdmMYB10基因[72]、櫻桃李(Prunuscerasifera)的PcfMYB10基因[72]及梨(Pyrussorotina)的PyMYB10基因[73]等，這些MdMYB10的同源基因均通過誘導(dǎo)下游基因DFR的表達(dá)進(jìn)而正調(diào)控果實中花青素的合成，推測MYB10可能是薔薇科植物果實呈色的關(guān)鍵調(diào)控因子。

MYB通過調(diào)節(jié)花青素合成結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)而發(fā)揮作用，但是不同MYB所調(diào)控的結(jié)構(gòu)基因存在差異。如AtMYB11、AtMYB12和AtMYB111在擬南芥各組織花青素合成通路中調(diào)控結(jié)構(gòu)基因CHS、CHI和F3H的表達(dá)，而DFR、ANS等結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)量則與PAP1、PAP2、AtMYB113和AtMYB114的表達(dá)量呈正相關(guān)[64-65]。在擬南芥種子中過量表達(dá)PAP1基因發(fā)現(xiàn)，DFR表達(dá)量大大增加，而CHS表達(dá)量卻沒有變化，表明PAP1主要調(diào)控花青素合成下游結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)[74]，進(jìn)而提高花青素含量，相似的情況也發(fā)生在玫瑰(Rosarugosa)[75]、油菜[76]中。

2.2 MYB負(fù)向調(diào)控花青素的合成

部分R2R3-MYB對于花青素的合成具有抑制作用，其特征是在蛋白羧基端存在1個阻遏結(jié)構(gòu)域，會抑制花青素合成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而負(fù)調(diào)控花青素的合成。擬南芥R2R3-MYB第4亞族的AtMYB3、AtMYB4、AtMYB7及AtMYB32這4個成員均在花青素生物合成中發(fā)揮著負(fù)調(diào)控作用[66]。FaMYB1是草莓(Fragariaananassa)中已知的唯一的轉(zhuǎn)錄抑制因子，在煙草(NicotianatabacumL.)中過量表達(dá)FaMYB1會抑制花青素合成途徑中結(jié)構(gòu)基因ANS、UFGT的表達(dá)[77]，從而降低花瓣中花青素的含量。而金魚草中轉(zhuǎn)錄負(fù)調(diào)控因子AmMYB308是通過抑制花青素上游結(jié)構(gòu)基因C4H的表達(dá)進(jìn)而控制花青素的積累[78]。蘋果中MdMYB16、MdMYB17、MdMYB111和油桃(Prunuspersica)中PpMYB16、PpMYB111是高度同源的R2R3-MYB類轉(zhuǎn)錄因子，對花青素表現(xiàn)出明顯的抑制作用[70，79]。除此之外，在葡萄(VitisviniferaL.)[80]、藍(lán)莓(VacciniumuliginosumL.)[81]、楊樹(PopulusL.)[82]、苦蕎(FagopyrumtataricumL.)[83]等植物中也都發(fā)現(xiàn)了抑制花青素合成的R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子。

除R2R3-MYB外，R3-MYB類蛋白也對花青素的合成起著抑制作用。與R2R3-MYB的抑制機(jī)制不同，R3-MYB主要通過與R2R3-MYB競爭MBW復(fù)合體，從而抑制R2R3-MYB對花青素合成的促進(jìn)作用。比如，擬南芥中的R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子CPC通過與花青素正調(diào)控因子PAP1/2競爭結(jié)合蛋白，從而抑制花青素結(jié)構(gòu)基因DFR等的表達(dá)[84]，TRY、ETC1對擬南芥中花青素的合成具有類似的抑制效應(yīng)[85]；番茄SlMYB3轉(zhuǎn)錄因子可以負(fù)向干擾MBW的形成，從而影響花青素合成[86]。蝴蝶蘭、百合(Liliumspp.)等花卉中也存在類似的花青素負(fù)調(diào)控因子[87-88]。

有研究發(fā)現(xiàn)，一些MYB轉(zhuǎn)錄因子發(fā)生突變也可能抑制花青素合成途徑。玉米中轉(zhuǎn)錄抑制因子ZmC1-I是由激活花青素合成的轉(zhuǎn)錄因子ZmC1發(fā)生突變而形成的，因ZmC1-I的轉(zhuǎn)錄激活區(qū)不完整，從而抑制花青素的積累[89]。有些MYB抑制因子還可以通過與激活因子競爭結(jié)合靶基因從而抑制花青素的合成。例如，擬南芥中轉(zhuǎn)錄負(fù)調(diào)控因子ICX1、PAP1等激活因子競爭結(jié)合CHS的啟動子序列，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)受到抑制[90]。

除上述植物外，海棠(Maluschaenomeles)[91]、菊花[92]和萵苣(LactucasativaL.)[93]等植物中也存在對花青素合成途徑起負(fù)調(diào)控作用的轉(zhuǎn)錄因子。然而有趣的是，MYB在植物花青素合成過程中的作用并不是單一不變的，轉(zhuǎn)錄因子VcMYB-PA1對藍(lán)莓生長前期花青素的合成具有促進(jìn)作用，而在果實成熟期卻會抑制花青素的積累[94]，這也說明植物花青素生物合成及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。

2.3 MBW復(fù)合體調(diào)控花青素的合成

MYB、bHLH和WD40可以形成MBW三元復(fù)合體，調(diào)控植物花青素生物合成的機(jī)制存在于許多植物中，是許多植物花青素生物合成途徑中已知的重要的調(diào)控方式。苜蓿(Medicagotruncatula)中MYB蛋白MtPAR或者M(jìn)tAP1與bHLH蛋白MtTT8和WD40蛋白MtWD40-1可以形成MBW復(fù)合體，從而激活下游結(jié)構(gòu)基因ANS的表達(dá)[95]，促進(jìn)花青素合成。玉米ZmP1蛋白是通過與WD40類蛋白ZmPAC形成二元復(fù)合體來調(diào)節(jié)花青素苷合成結(jié)構(gòu)基因DFR的表達(dá)[96]，而ZmC1蛋白激活DFR的表達(dá)除需要ZmPAC外，還需要1個bHLH類蛋白ZmR或ZmB組成三元復(fù)合物[97]，且三元復(fù)合物相比二元復(fù)合物多了1個激活UFGT表達(dá)的功能。研究發(fā)現(xiàn)，從紫粒小麥品種高原115(TriticumaestivumL.)中分離的R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子TaMYB3-4A[98]、TaMYB3-4D[99]與ZmR共同在白色小麥胚芽瞬時表達(dá)時均能誘導(dǎo)花青素的合成，單獨表達(dá)時則不能發(fā)揮功能。不同的是，TaMYB3-4D只在高原115的胚芽鞘和種皮大量積累，而TaMYB3-4A同時還在莖、葉片等其他組織中進(jìn)行表達(dá)。

大多數(shù)植物是通過形成三元復(fù)合體調(diào)控花青素合成途徑的，但組成復(fù)合物的3種轉(zhuǎn)錄因子以及復(fù)合物所調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)基因都是不確定的。擬南芥MYB轉(zhuǎn)錄因子TT2、PAP1或PAP2都需要與bHLH 轉(zhuǎn)錄因子TT8、EGL3和WD40轉(zhuǎn)錄因子TTG1結(jié)合形成三元復(fù)合體，從而促進(jìn)花青素的合成，其中PAP1/PAP2-TT8-TTG1復(fù)合體調(diào)控花青素合成基因CHS和DFR的表達(dá)[100]，而TT2-TT8-TTG1組成的復(fù)合體能夠與BAN啟動子結(jié)合，進(jìn)而激活擬南芥種皮中花青素合成相關(guān)基因BAN的轉(zhuǎn)錄。此外，TT2、TT8共表達(dá)時也可以與BAN啟動子結(jié)合，但是復(fù)合物的活性與TTG1的表達(dá)有關(guān)[101]。在煙草中也發(fā)現(xiàn)三元復(fù)合物MrMYB1-MrbHLH1-MrWD40-1的表達(dá)比二元復(fù)合物MrMYB1-MrbHLH1更能顯著提高花青素的含量[102]。有研究發(fā)現(xiàn)，WD40本身不具有催化作用，但它可以介導(dǎo)MYB與bHLH之間的互作，增強(qiáng)MBW復(fù)合體的穩(wěn)定性和活性[103]。

MBW復(fù)合體在花青素合成途徑中大部分具有轉(zhuǎn)錄激活功能，少數(shù)會抑制花青素合成基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)。甜櫻桃[104]、蘋果[77]中的MYB轉(zhuǎn)錄因子MYB10、MYB10.1均可以分別與bHLH轉(zhuǎn)錄因子bHLH3或bHLH33相互作用，從而參與花青素的合成，但僅存在PaMYB10-PabHLH33二元復(fù)合體時會抑制甜櫻桃花青素合成，其他復(fù)合體均可以誘導(dǎo)花青素合成下游結(jié)構(gòu)基因的表達(dá)。此外，矮牽牛PhMYB27與bHLH轉(zhuǎn)錄因子AN1共表達(dá)時，也會抑制矮牽牛中花青素的積累[105]。

3 MYB及MBW上游調(diào)控因子

近年來的大量研究發(fā)現(xiàn)，花青素合成調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子MYB及MBW復(fù)合體的形成受到MicroRNA(miRNA)以及RNA(siRNA)的調(diào)控。例如，miR858特異識別部分MYB轉(zhuǎn)錄因子基因，通過在轉(zhuǎn)錄后水平負(fù)調(diào)控其基因表達(dá)，從而調(diào)控花青素的生物合成[106]，柿(Diospyroskaki)中miR858通過抑制靶基因DkMYB19或DkMYB20的表達(dá)進(jìn)而抑制花青素的積累[107]。miR828也可以抑制PAP1、PAP2和MYB113等MYB類轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)，從而減少花青素的積累。然而有趣的是，PAP1/MYB75反過來又可以激活miR828的表達(dá)，miR828通過剪切TAS4產(chǎn)生更多siRNA，進(jìn)而增強(qiáng)了對其靶基因的控制[100，108-109]。除此之外，其他miRNA也通過其靶基因間接參與對花青素的調(diào)控，例如Gou等研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥中轉(zhuǎn)錄因子SPL9是miR156的靶基因，而SPL9的表達(dá)會降低MBW復(fù)合體的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致花青素合成途徑受到抑制[110]，而Chiou等也發(fā)現(xiàn)，miR827通過控制靶基因NLA的表達(dá)來影響花青素的合成[111]。

Gasciolli 等研究發(fā)現(xiàn)，花青素的合成還可能與siRNAs有關(guān)[112]。沉默大麗花(DahliapinnataCav.)中siRNA介導(dǎo)的CHS轉(zhuǎn)錄后基因，會使花色變成純白色[113]，之后對雙色矮牽牛的研究發(fā)現(xiàn)，雙色性狀同樣是由CHS-A轉(zhuǎn)錄后的基因沉默造成的，因為發(fā)現(xiàn)在花瓣的2個不同顏色組織內(nèi)均可以檢測到CHS-A前體mRNA，然而白色區(qū)域卻檢測不到mRNA，但存在siRNA[114]。雖然有研究發(fā)現(xiàn)，miRNA、siRNA參與花青素代謝途徑轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)控，但相關(guān)報道還是比較缺乏。

4 展望

植物花青素合成途徑是一個極其復(fù)雜且極具變化的過程，受到一系列結(jié)構(gòu)基因及各種調(diào)節(jié)因子的作用或相互作用。近年來，關(guān)于花青素合成途徑的研究已經(jīng)十分清晰，但花青素合成的調(diào)控機(jī)制還需要不斷研究和探索，以明確更多植物的各個組織中花青素合成調(diào)控因子的單獨作用和互作效應(yīng)，從而充分發(fā)揮基因的調(diào)控作用。除此之外，花青素合成途徑還受到環(huán)境因子溫度、光照、激素等的影響，這使得花青素合成的調(diào)控機(jī)制變得更為復(fù)雜，因此，對于花青素合成的調(diào)控機(jī)制還有待更深入的探究。花青素的研究還應(yīng)聯(lián)系實際，利用轉(zhuǎn)基因、沉默基因、基因突變等技術(shù)使調(diào)控基因可以定向表達(dá)，以提高植物的觀賞價值、改良蔬菜及果實的顏色和品質(zhì)，創(chuàng)造出更大的價值。