在影响人类生活及福祉的食物、医药等动植物产品中，某些化学成分的增减可能带来产量和品质的重大改变。探索这些特定成分的变化规律已成为近年来国际、国内学界的一个新研究方向。花青素作为植物普遍合成的水溶性色素，在食品和医药领域获得人们的广泛青睐，但关于其合成规律的研究在分子水平上还处于早期阶段。中科院植物研究所鲁迎青研究组近年来就花青素代谢途径的分子调控机制开展了多方面的研究，发现在控制该代谢途径功能的三个调控因子（MYB、bHLH、WDR）中，两个因子（MYB、bHLH）可以与靶基因上特定的DNA位点结合，并通过这些结合位点的空间分布以及蛋白间相互作用调控花青素代谢途径酶基因的表达量；这三个调控因子对花青素代谢途径的调控方式在被子植物内高度一致，并不存在以往认为的上下游分段调控模式；同属类黄酮网络的原花青素代谢途径在分子调控机制上与花青素代谢途径具有极高的相似性。 

　　该进展得益于交叉学科手段的应用和细致的突变分析。研究人员通过生物信息学分析，找到调控因子最有可能的DNA结合位点（顺式元件）候选区，在点突变设计和体外实验引导下，以瞬时表达数据逐步提升对顺式元件结构的认知。通过在细胞内对圆叶牵牛花青素代谢途径的八个酶基因的表达分析和其它被子植物已知同源基因的分析，研究人员发现MYB和bHLH识别的顺式元件结构分别为ANCNNCC和CACN(A/C/T)(G/T)。该研究显示，一个代谢网络的调控在不同组织中受到不同调控因子的控制，代谢产物变化的关键因素可以仅仅是这些因子与顺式元件的互作。 

　　该突破为解析MYB和bHLH这两个植物中最大的调控基因家族的调控机制带来希望。由于这些酶基因在启动子序列上具有高度变异的特定结合位点，给以往的相关研究带来极大困难；同时，多个调控因子对同一靶基因的调控方式使人们在认识这一代谢途径的调控模式上易入误区。该研究结果解决了这些问题。此外，MYB、bHLH、WDR形成的组合式调控模式在多个生物过程中出现，此项研究将促进类似模式的调控研究。 

　　该研究成果已发表于Journal of Experimental Botany（66(13): 3775-3789）。研究得到了国家自然科学基金（91331116，31070263）和中国科学院基金（KSCX2-YW-N-043）的资助。 

　　文章连接： 

　　http://jxb.oxfordjournals.org/content/66/13/3775.full.pdf.html 

（系统进化实验室供稿）