R2R3-MYB基因是控制花青素積累的關鍵調節基因,但鮮有關于其功能分化機理的報道。中國科學院武漢植物園果樹分子育種學科組在研究員韓月彭帶領下,發現桃基因組中兩個串聯排列基因PpMYB10.1和PpMYB10.2發生了功能分化,前者能強烈誘導花青素的合成,但後者誘導能力很弱。定點突變實驗顯示,R2R3-MYB蛋白R3結構域中兩個氨基酸的變化是導緻PpMYB10基因功能分化的原因。當PpMYB10.2基因R3結構域第93位氨基酸Arg被替換成Gly後,能顯著提升該基因的色澤誘導能力(如圖),相反,當PpMYB10.1基因R3結構域第63、93位氨基酸被替換成PpMYB10.2基因對應的氨基酸時,其色澤誘導能力喪失。PpMYB10蛋白R3結構域第93位氨基酸的變化會影響其與輔助因子PpbHLH3結合力,而第63位氨基酸的變化可改變其空間構想;PpMYB10基因功能分化與其bHLH3結合力變化相一緻,這表明R2R3-MYBs與DNA靶标的結合可能需要bHLHs伴侶的參與。
研究成果以Two amino acid changes in the R3 repeat cause functional divergence of two clustered MYB10 genes in peach 為題發表于Plant Molecular Biology,研究結果有助于了解R2R3-MYBs的功能進化及其與DNA靶标相互作用的分子機制,且為植物色澤性狀改良提供了理論與技術支撐。
圖:單個氨基酸變化對桃色澤調節基因功能的影響
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