Изучение полиморфизма генов R2R3 Myb транскрипционных факторов культур семейства Solanaceae и гена Myb114 рода Brassica в связи с регуляцией биосинтеза антоцианов

На основе сравнения генов R2R3 Myb транскрипционных факторов у овощных пасленовых (S. lycopersicum: Ant1, Ant2, S. melongena: Myb1, C. annuum: Myb113-like1 и Myb113-like2) и капустных культур выполнен поиск ортологичных последовательностей. Выявлены наиболее близкие по нуклеотидной структуре к ранее изученным генам у пасленовых последовательности, кодирующие Myb114 ТФ у Brassica oleracea и Brassica rapa. Изучен полиморфизм в промоторной области гена Myb113-like1 Capsicum annuum, регулирующего биосинтез антоцианов: дополнительный повтор размером 148 п. н. и вставка 2 (1) п. н. у форм с нарушенным синтезом антоцианов в плодах. Установлена связь между наличием вставки в промоторе (Myb113-like1pr+148) с полиморфизмами в экзонных областях генов Myb113-like1delT и Myb113-like2C/А, связанными с нарушением синтеза антоцианов. Выявлен ряд полиморфизмов гена Myb114 у овощных культур семейства капустных (Brassica oleracea, Brassica rapa), тесно коррелирующих с высоким/низким накоплением антоцианов в листьях. У B. oleracea выявлены SNP, которые ведут к замене двух аминокислот, расположенных в области ДНК-связывающих доменов, что приводит к изменению эффективности связывания данного транскрипционного фактора с промоторами структурных генов биосинтеза. Белковая последовательность, кодируемая геном Myb114, у образцов B. rapa разновидности репа листовая с высоким накоплением антоцианов в листьях отличалась от таковой у образцов с отсутствием антоцианов в листьях пятью аминокислотами, при этом области ДНК-связывающих доменов были одинаковыми у форм с различным накоплением антоциана.

1. Middleton, E. Jr. The effects of plant flavonoids on mammalian cells: Implications for inflammation, heart disease and cancer / E. Jr. Middleton, C. Kandaswami, T. C. Theoharides // Pharmacol. Rev. – 2000. – Vol. 52. – P. 673–751.

2. Хлесткина, Е. К. Гены биосинтеза флавоноидов пшеницы / Е. К. Хлесткина, О. Ю. Шоева, Е. И. Гордеева // Вавиловский журн. генетики и селекции. – 2014. – Т. 18, № 4/1. – С. 784–796.

3. Anthocyanin biosynthesis and degradation mechanisms in Solanaceous Vegetables: a review / Y. Liu [et al.] // Frontiers in Chemistry. – 2018. – Vol. 6. – P. 1–17. https://doi.org/10.3389/fchem.2018.00052

4. Naing, A. H. Roles of R2R3-MYB transcription factors in transcriptional regulation of anthocyanin biosynthesis in horticultural plants / A. H. Naing, C. K. Kim // Plant Mol. Biol. – 2018. – Vol. 98, N 1–2. – P. 1–18. https://doi.org/10.1007/s11103-018-0771-4

5. Stommel, J. R. Coordinated regulation of biosynthetic and regulatory genes coincides with anthocyanin accumulation in developing eggplant fruit / J. R. Stommel, J. M. Dumm // J. Amer. Soc. Horticult. Sci. – 2015. – Vol. 140, N 2. – P. 129–135. https://doi.org/10.21273/jashs.140.2.129

6. Lightbourn, G. J. Epistatic interactions influencing anthocyanin gene expression in Capsicum annuum / G. J. Lightbourn, J. R. Stommel, R. J. Griesbach // J. Amer. Soc. Horticult. Sci. – 2007. – Vol. 132, N 6. – P. 824–829. https://doi.org/10.21273/jashs.132.6.824

7. A non-LTR retrotransposon activates anthocyanin biosynthesis by regulating a MYB transcription factor in Capsicum annuum / S. Jung [et al.] // Plant Science. – 2019. – Vol. 287. – Art. 110181. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2019.110181

8. Изучение полиморфизма генов Myb-факторов на основе сравнительной геномики овощных пасленовых культур (томат, перец, баклажан) для поиска ДНК-маркеров, дифференцирующих образцы по накоплению антоцианов / О. Г. Бабак [и др.] // Докл. Нац. акад. наук Беларуси. – 2019. – Т. 63, № 6. – С. 721–729. https://doi.org/10.29235/1561-8323-2019-63-6-721-729

9. Identification of DNA Markers of Anthocyanin Biosynthesis Disorders Based on the Polymorphism of Anthocyanin 1 Tomato Ortholog Genes in Pepper and Eggplant / O. Babak [et al.] // Crop. Breed Genet. Genom. – 2020. – Vol. 2, N 3. – Art. e200011. https://doi.org/10.20900/cbgg20200011

10. Fine mapping the BjPl1 gene for purple leaf color in B2 of Brassica juncea L. through comparative mapping and whole-genome re-sequencing / Z. Zhao [et al.] // Euphytica. – 2017. – Vol. 213, N 4. – P. 80–90. https://doi.org/10.1007/s10681017-1868-6

11. Identification and characterization of anthocyanin biosynthesis-related genes in Kohlrabi / M. A. Rahim [et al.] // Appl. Biochem. Biotechnol. – 2018. – Vol. 184, N 4. – P. 1120–1141. https://doi.org/10.1007/s12010-017-2613-2

12. Wang, J. Molecular characterization of BrMYB73: a candidate gene for the purple-leaf trait in Brassica rapa / J. Wang, T. B. Su, Y. J. Yu // Int. J. Agric. Biol. – 2019. – Vol. 22. – P. 122–130. https://doi.org/10.17957/IJAB/15.1041

13. QTL-Seq and sequence assembly rapidly mapped the gene BrMYBL2.1 for the purple trait in Brassica rapa / X. Zhang [et al.] // Sci. Rep. – 2020. – Vol. 10, N 1. https://doi.org/10.1038/s41598-020-58916-5

14. Primer-BLAST: A tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction / J. Ye [et al.] // BMC Bioinformatics. – 2012. – Vol. 13, N 1. – Art. 134. https://doi.org/10.1186/1471-2105-13-134

15. Molecular Evolutionary Genetics Analysis [Electronic resource]. – Mode of access: https://www.megasoftware.net/. – Date of access: 12.02.2022.

16. Vector NTI [Electronic resource]. – Mode of access: https://www.thermofisher.com/by/en/home/life-science/cloning/vector-nti-software.html. – Date of access: 05.02.2022.