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枣(Ziziphus jujuba Mill.)为鼠李科枣属植物,是原产我国的特有经济林树种,其枣果皮红色素属于天然色素,具有丰富的酚类物质及较高的营养价值,目前对枣果皮色素成分及其分子调控机制的研究尚不清楚。本研究以‘骏枣’和颜色突变体‘胎里红’为试材,利用‘骏枣’基因组注释信息以及代谢组和转录组数据,对枣果皮花青苷的成分、生物合成及转录调控进行了系统的研究,为枣果皮天然色素及营养价值开发和利用提供了理论基础。主要研究结果如下:1.枣果实发育成熟过程中,‘骏枣’幼果时期的绿色是叶绿素决定的,而‘胎里红’的幼果时期的红色主要是花青苷引起的,与类胡萝卜素无关。枣果实成熟时期的红色则是由黄酮类物质、胡萝卜素和少量的花青苷叠加作用引起的。代谢组测试,共鉴定出171种黄酮类物质,其中花青苷类化合物有13种,116种黄酮类物质(黄酮醇、黄烷酮和异黄酮类)和42种苯丙烷素类化合物。代谢组、转录组联合分析,筛选获得参与花青苷合成2个结构基因(ZjANS和ZjUGT79B1)和8个转录因子(ZjMYB113、ZjMYB5、ZjGL3a、ZjGL3b、ZjTT8、ZjWDR1、ZjWDR2和ZjWDR3)。2.‘胎里红’枣果皮中主要花青苷组分为芍药素3,5-O葡萄糖苷和矢车菊素3-O芸香糖苷,其次是矢车菊素。在枣果实发育过程中,花青苷的含量与ZjANS和ZjUGT79B1的表达模式具有较高的相关性,它们瞬时过表达可明显提高果实的花青苷含量。酶促反应试验显示,ZjANS可以催化原花青素合成矢车菊素,而ZjUGT79B1可以识别UDP-鼠李糖苷,进而将矢车菊3-O葡萄糖苷糖基化后形成矢车菊素3-O芸香糖苷。芍药素3,5-O葡萄糖苷是枣果皮里含量最高的花青苷组分,研究筛选获得一个甲基化修饰的基因ZjCCoAOMT,其可以将矢车菊素3,5-O葡萄糖苷催化形成芍药素3,5-O葡萄糖苷。3.基于代谢组、转录组获得8个候选转录因子(ZjMYB113、ZjMYB5、ZjGL3a、ZjGL3b、ZjTT8、ZjWDR1、ZjWDR2和ZjWDR3),根据其不同组织和不同发育阶段的表达分析发现,ZjMYB5、ZjTT8和ZjWDR3与枣果皮花青苷含量的变化趋势相似。亚细胞定位结果显示ZjMYB5和ZjTT8定位在细胞核中,而ZjWDR3不仅定位在细胞核还定位在细胞质上。双荧光素酶结果发现,单独注射转录因子ZjMYB5可以激活ZjANS和ZjUGT79B1启动子的转录活性,ZjMYB5与ZjTT8协同表达可以明显提高其对ZjANS和ZjUGT79B1启动子的激活能力。添加ZjWDR3转录因子可以使增强效果更加明显,且GUS报告基因瞬时转化试验与双荧光素酶的结果一致。