南方农业学报

作者：陈玥雯, 曾程红, 程琦, 邓婵, 曾鹏程, 唐雨菲, 李慧英, 周庆红, 黄英金, 朱强龙,

关键词：芋, R2R3-MYB基因家族, 花青素生物合成, 基因表达,

目的 鉴定并分析芋R2R3-MYB基因家族成员，为揭示R2R3-MYB基因家族在芋球茎花青素生物合成途径中的分子作用机制，选育高花青素芋品种提供参考依据。方法 以赣芋2号白肉芋和赣芋3号红肉芋为试验材料，通过pH示差法测定2种芋3个球茎发育期（膨大前期、膨大中期和膨大后期）芋肉和皮层组织中的总花青苷含量。利用生物信息学方法从芋全基因组数据库中鉴定芋R2R3-MYB基因家族成员，并分析预测其蛋白理化性质、保守结构域、染色体定位、基因结构特征，使用MEGA 7.0构建R2R3-MYB家族成员系统发育树，结合芋球茎膨大后期芋R2R3-MYB家族基因的表达量筛选与花青素生物合成相关的基因，通过相关分析和实时荧光定量PCR检测进一步鉴定出重要芋花青素合成基因。结果 在3个芋球茎发育期，同一组织赣芋3号红肉芋中总花青苷含量均显著高于赣芋2号白肉芋（P<0.05，下同）。球茎膨大后期赣芋3号红肉芋皮层组织中总花青苷含量在所有样品中最高，达6.23 mg/100 g。芋全基因组中共筛选出97个芋R2R3-MYB基因家族成员，均定位于细胞核，不均等地分布在芋13条染色体及9个重叠群上。大多数的蛋白编码200~400个氨基酸残基，蛋白呈酸性，稳定性较差。MYB结构域的R2和R3重复序列虽然表现出不同的特征氨基酸模式，但在芋和拟南芥间高度保守。芋的96个R2R3-MYB家族基因均包含Motif 1、Motif 2和Motif 3以及1~5个内含子。不同作物R2R3-MYB家族成员系统发育分析结果显示，芋R2R3-MYB蛋白划分为29个亚家族，其中有8个芋R2R3-MYB家族蛋白与参与花青素合成相关的拟南芥蛋白亲缘关系较近。转录组测序及相关分析结果表明，基因CeMYB63、CeMYB85和CeMYB89在赣芋3号红肉芋球茎膨大后期表达量较高，而在赣芋2号白肉芋球茎中表达量较低；上述3个基因与总花青苷含量呈显著或极显著（P<0.01）正相关。芋花青苷合成相关基因CeMYB63、CeMYB85和CeMYB89的相对表达量与转录组测序结果基本一致。结论 在芋中共鉴定出97个R2R3-MYB基因家族成员，该家族基因在进化过程中具有一定保守性和多样性。筛选到3个与红肉芋花青素生物合成相关的重要调控基因，分别是CeMYB63、CeMYB85和CeMYB89。

来源：2025年第8期

《南方农业学报》期刊编辑部

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