花青素是具有强抗氧化性和诸多保健功效的天然色素。紫茄是为数不多的富含花青素的蔬菜作物,其果皮花青素合成易受环境的影响,其中光是主要的影响因素。因此,密植、温室栽培等弱光条件常导致光敏感型茄子果实着色不良,严重影响茄子品质。前期研究通过大量套袋筛选,获得了遮光后仍有大量花青素合成的光不敏感型茄子品种,但其合成调控机理未见报道。本研究采用比较转录组方法,筛选到一些参与光不敏感型茄子花青素合成的关键调控因子,并结合分子和生物化学技术手段初步揭示了其调控茄子花青素合成的分子机理,主要获得以下研究结果:1、通过比较转录组分析发现,光敏感型茄子‘蓝山禾线’和光不敏感型茄子‘145’在光响应和花青素合成中存在显著差异,并筛选到一些可能参与‘145’花青素合成的基因,同时证明了转录因子SmBIM1、SmAP2、SmHD、SmMYB94、SmMYB19、SmTT8、SmYABBY、SmTTG2、SmICE1和SmMYC2在茄子花青素合成中的调控作用。在盛花期,将两种茄子材料的花套袋,两周后开袋照光,分别取照光0 h、0.5 h、4 h和8 h的果皮进行转录组测序分析,发现开袋照光后大多数花青素合成结构基因在‘蓝山禾线’中上调表达,但在‘145’中下调表达或无明显变化;同时发现,即使在黑暗条件下,大部分花青素合成结构基因在‘145’中具有很高表达,说明它们参与了‘145’在黑暗条件下的花青素合成。根据结构基因的表达模式,筛选到可能参与‘145’花青素合成的4个光信号转导因子SmBIC1、SmBIC2、SmSPA1、SmSPA2和22个转录因子。通过酵母单杂交和双荧光素酶报告实验发现,SmBIM1、SmAP2、SmHD、SmTT8、SmTTG2、SmMYC2、SmMYB94和SmMYB19均可以结合SmCHS的启动子,除SmMYB94和SmMYB19抑制SmCHS的表达外,其余转录因子均可并激活它的表达。SmYABBY可以结合SmTT8的启动子并激活它的表达。同时,构建了转录因子间的互作网络,进一步揭示了它们在茄子花青素合成调控中的相互关系。2、茄子遗传转化和VIGS瞬时转化实验表明SmBIC1和SmBIC2负调控茄子花青素合成,并进一步通过酵母双杂交、双分子荧光互补和蛋白降解实验证明,SmBIC1和SmBIC2通过抑制SmCRY2的活性调控茄子花青素合成。转录分析表明SmBIC1和SmBIC2在‘蓝山禾线’开袋照光后显著上调表达,但在‘145’中几乎不表达;并且,研究表明At BICs可以通过At CRYs调控拟南芥生长发育的光敏性,因此推测SmBIC1和SmBIC2可能与茄子花青素合成的光敏性有关。本研究发现SmBIC1和SmBIC2属于核蛋白,主要在光敏感型茄子‘蓝山禾线’富含花青素的部位表达,并且不同类型的光都会影响它们的表达。酵母单杂交分析表明SmBIC1可以结合SmCHS和SmF3H启动子的光响应元件G-box4和box2,表明它可以直接参与茄子花青素合成。通过VIGS系统瞬时沉默SmBICs的表达,可促进茄子幼苗下胚轴中花青素的积累;在茄子和拟南芥中过表达SmBIC1和SmBIC2显著抑制了花青素的合成,表明SmBICs是茄子花青素合成的负调控因子。q RT-PCR表明,花青素合成结构基因在SmBICs沉默的茄子中上调表达,在SmBIC1和SmBIC2过表达株系中下调表达。此外,SmBIC1和SmBIC2过表达株系的转录组测序也表明,显著差异表达基因主要富集在光响应和花青素合成相关的通路中,并且已知参与茄子花青素生物合成相关的结构基因SmCHS、SmCHI、SmF3’5’H、SmDFR、SmANS,转录因子SmMYB1、SmTT8和光信号转导因子SmCOP1、SmHY5均下调表达,说明SmBIC1和SmBIC2通过抑制光信号转导调控茄子花青素合成。酵母双杂交、双分子荧光互补和蛋白降解实验进一步证明,SmBIC1和SmBIC2通过与光激活的SmCRY2互作,抑制SmCRY2的活性,从而下调光信号转导和花青素生物合成相关基因的表达,抑制茄子花青素合成。综上表明,黑暗条件下光不敏感茄子果皮花青素的合成与转录因子SmBIM1、SmAP2、SmHD、SmMYB94、SmMYB19、SmTT8、SmYABBY、SmTTG2、SmICE1、SmMYC2和光信号转导因子SmBIC1、SmBIC2的调控有关。