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花色苷(anthocyanin)是广泛存在于植物中的可溶性天然食用色素,花色苷属于次级代谢产物。花色苷一般呈现为红色、紫色等多种颜色,使植物色彩艳丽,有助于吸引昆虫帮助植物传粉；花色苷也能增强植物抵挡紫外线和强光的照射,以及抵御低温胁迫等逆境条件的能力。花色苷不仅对植物本身有重要作用,在食品和医药中也有应用价值,例如,花色苷因具抗氧化性可制成保健品,花色苷也可用于预防心、脑血管等疾病甚至癌症的发生。花色苷的合成途径是类黄酮合成途径中的一个分支。拟南芥(Arabidopsis thaliana)花色苷合成可分为三个阶段,第一个阶段是苯丙氨酸(Phenylalanine)经过苯丙氨酸裂解酶(Phenylalanine ammonialyase, PAL)、肉桂酸羟化酶(Cinnamate 4-hydroxylase, C4H)及4-香豆酸辅酶A连接酶(4-coumarate CoA ligase,4CL)的催化作用形成4-香豆酸辅酶A (4-Coumaroyl CoA);第二个阶段,4-香豆酸辅酶A和丙二酰辅酶A (3-Malonyl CoA)通过查儿酮合成酶(Chalcone synthsae, CHS)、查儿酮异构酶(Chalcone isomerase, CHI)、黄烷酮-3-羟化酶(Flavanone -3-hydroxylase, F3H)等的催化形成二氢黄酮醇(Dihydroflavonols);第三阶段,二氢黄酮醇经由黄酮醇还原酶(Dihydroflavonol reductase, DFR)、花色苷合成酶(Anthocyanidin synthase, ANS)和尿苷二磷酸-葡萄糖-类黄酮-葡糖基转移酶(UDP-flavonoid glucosyl transferase, UFGT)等合成多种花色苷。CHS、CHI和F3H等基因属于早期合成基因(early biosynethesis genes, EBGs), DFR、ANS和UFGT等基因属于晚期合成基因(late biosynethesis genes, LBGs)。早期合成基因与晚期合成基因统称为结构基因,它们的表达受到参与调控花色苷合成的转录因子的调控。在拟南芥中,早期合成基因受到MYB DOMAIN PROTEIN 11 (MYB11), MYB12和MYB11 1等R2R3 MYB转录因子的调控,晚期合成基因则是受到由R2R3 MYB转录因子,bHLH转录因子和WD40转录因子组成的MYB-bHLH-WD40 (MBW)转录激活复合体的调控。参与组成这一MBW转录激活复合体的WD40重复蛋白是TRANSPARENT TESTA GLABRAl (TTG1), bHLH蛋白有GLABRA3 (GL3)、ENHANCER OF GLABRA3 (EGL3)和TRANSPARENT TESTA8 (TT8)三种,而R2R3 MYB蛋白则包括PRODUCTION OF ANTHOCYANIN PIGMENT1 (PAP1)、PAP2、MYB113和MYB114等。类似的MBW转录激活复合体通过激活同源异型结构域转录因子基因GLABRA2 (GL2)的表达调控表皮和根毛细胞的分化。但关于GL2能否参与调控花色苷的合成,尚未有相关的报道。我们筛选一个激活标签法标记的拟南芥突变体库,发现一株突变体,其花色苷减少的突变体。TAIL-PCR结果表明激活标签T-DNA插入第一条染色体,位于基因GC5 (GOLGIN CANDIDATE 5)和GL2之间,位于GL2基因起始密码子上游约1886 bp处,且35SE朝向GL2基因的起始密码子。通过RT-PCR实验进行检测,其结果表明突变体中GL2的表达量升高,因此把该突变体命名为gl2-1D。在35SE-GL2p:GL2的转基因拟南芥中,其花色苷的合成明显降低,确证gl2-1D突变体的表型是由于GL2的表达量升高造成的。与gl2-1D的表型相反,gl2-3突变体花色苷合成增加,说明GL2负向调控花色苷的合成。通过RT-PCR检测发现,花色苷合成途径中的晚期合成基因在gl2-1D中表达量下降,但是在gl2-3中表达量上升。进一步的研究结果,参与调控晚期合成基因的MBW转录激活复合体成员基因PAP1、PAP2、MYB113、MYB114和TT8的表达量同样是在gl2-1D中下降,在gl2-3突变体中上升。染色质免疫共沉淀(Chromatin Immuno-Precipitation, ChIP)分析结果表明GL2可以和MYB113、PAP2和TT8等基因的启动子结合。而原生质体转染结果表明GL2是转录抑制子。这些研究结果表明GL2可以通过直接抑制MBW转录复合体成员基因的表达参与调控拟南芥花色苷的合成。