马铃薯MYB转录因子家族基因的系统分析及其在花青素生物合成中的潜在功能

本研究针对马铃薯花青素生物合成调控机制尚未完全解析的问题，通过全基因组分析鉴定了马铃薯DM v6.1基因组中的294个StMYB基因（包括142个St2R-MYBs），并筛选出12个候选基因。通过烟草瞬时转化实验验证了StMYB_240/241/242/243的促花青素积累功能及StMYB_66/99/150/248的抑制作用，为彩色马铃薯育种提供了新基因资源和理论依据。

　　

花青素作为植物中重要的水溶性色素，不仅赋予马铃薯块茎丰富的色彩，还具有抗氧化、抗炎和预防心血管疾病等健康功效。然而，马铃薯花青素生物合成的分子调控网络尚未完全阐明，特别是MYB转录因子家族的系统性研究仍存在空白。随着马铃薯DM v6.1基因组数据的发布，为全面解析这一关键调控网络提供了新机遇。

安徽农业大学园艺学院的研究团队在《Scientific Reports》发表了突破性研究，首次基于最新基因组数据系统鉴定了294个StMYB基因，并通过多组学分析揭示了12个调控花青素合成的关键候选基因。研究创新性地结合系统发育分析和烟草瞬时转化技术，证实了4个正向调控基因（StMYB_240-243）和4个负向调控基因（StMYB_66/99/150/248）的功能，为彩色马铃薯分子设计育种奠定了理论基础。

研究采用的主要技术包括：1）基于BLASTP和HMMER的全基因组MYB基因鉴定；2）MCScanX和TBtools进行的共线性分析；3）MEME和PlantCARE的保守基序与顺式元件预测；4）烟草瞬时转化系统验证基因功能；5）紫外分光光度法测定花青素含量。

StMYB基因的系统鉴定与分类

研究团队从马铃薯DM v6.1基因组中鉴定出294个StMYB基因，包括149个St1R-MYBs、142个St2R-MYBs和3个St3R-MYBs。染色体定位显示这些基因呈不均匀分布，其中染色体6携带最多（35个）。通过串联复制和片段复制事件分析，揭示了28对串联复制基因和72对片段复制基因，表明基因复制是MYB家族扩张的主要驱动力。

St2R-MYB基因的结构与功能特征

142个St2R-MYBs被划分为20个亚组，同一亚组成员具有相似的基序组成和基因结构。启动子分析发现这些基因普遍含有光响应元件（140个）和脱落酸响应元件（111个），暗示其可能参与环境适应和激素调控。值得注意的是，亚组S16包含17个基因，是最大的功能亚群。

花青素调控网络的构建与验证

通过构建包含7个物种38个已知花青素相关MYB基因的系统发育树，筛选出12个候选基因。烟草瞬时表达实验证实：过表达StMYB_240-243使叶片花青素含量显著增加（P<0.01），而StMYB_66/99/150/248能抑制StMYB_243的促色素积累作用。这些基因与已报道的调控因子如PhMYB27（抑制子）和MdMYB10（激活子）具有高度同源性。

这项研究不仅完善了马铃薯MYB转录因子家族的系统认知，更通过功能验证发现了8个新的花青素调控开关。特别是鉴定到的4个激活因子（StMYB_240-243）和4个抑制因子（StMYB_66/99/150/248），为解析马铃薯块茎呈色分子机制提供了关键靶点。研究建立的基因功能快速验证体系，以及揭示的MYB基因复制进化规律，对作物品质改良和花色苷代谢工程具有重要指导价值。这些发现为培育高花青素含量的功能性马铃薯品种提供了精准分子标记和基因资源。