根固有のR2R3-MYBであるDCMYB113、アントシアニン生合成とニンジンの修飾条件

元の飼いならされたニンジンである紫色のニンジンは、根および/または葉柄に高度にグリコシル化およびアシル化されたアントシアニンを蓄積します。以前は、根特異的なアントシアニン色素沈着のための定量的形質軌跡（QTL）を、ニンジンの染色体3に遺伝的にマッピングしました。この研究では、このQTL領域内でR2R3-MYB遺伝子、つまりDCMYB113が同定されました。DCMYB113は、紫色の根と非紫色の葉柄を備えたニンジン栽培品種である「紫色のhaze」の根で発現しますが、紫色の根と葉柄（深い紫と宇宙の紫）とオレンジ色のニンジン「Kurodagosun」を備えた2つのニンジン品種の根ではありません。これは、プロモーター領域の変動によって引き起こされるように見えました。「パープルヘイズ」からのDCMYB113の機能は、「コスミックパープル」と「クロダゴスン」の変換によって検証され、アントシアニン生合成をもたらしました。CAMV 35Sプロモーターによって駆動されるDCMYB113を運ぶトランスジェニックの「クロダゴスン」は、紫色の根と葉柄を持っていましたが、独自のプロモーターによって駆動されるDCMYB113を発現するトランスジェニック「クロダゴスン」は、紫色の根と非毛状の葉柄を持っていたため、DCMYB113の根特異的発現が決定されたことを示唆しています。そのプロモーター。DCMYB113は、アントシアニン生合成に関連するDCBHLH3および構造遺伝子の発現を活性化する可能性があります。それぞれアントシアニンのグリコシル化とアシル化の原因であることが確認されたDCUCGXT1およびDCSAT1は、DCMYB113によっても活性化されました。WGCNAは、アントシアニン生合成と共発現されたいくつかの遺伝子を特定し、その結果は、DCMYB113がアントシアニン輸送を調節する可能性があることを示しました。我々の発見は、根特異的なアントシアニン生合成の根底にある分子メカニズムと、ニンジンや他の根作物のさらなる修飾に関する洞察を提供します。

Purple carrots, the original domesticated carrots, accumulate highly glycosylated and acylated anthocyanins in root and/or petiole. Previously, a quantitative trait locus (QTL) for root-specific anthocyanin pigmentation was genetically mapped to chromosome 3 of carrot. In this study, an R2R3-MYB gene, namely DcMYB113, was identified within this QTL region. DcMYB113 expressed in the root of 'Purple haze', a carrot cultivar with purple root and nonpurple petiole, but not in the roots of two carrot cultivars with a purple root and petiole (Deep purple and Cosmic purple) and orange carrot 'Kurodagosun', which appeared to be caused by variation in the promoter region. The function of DcMYB113 from 'Purple haze' was verified by transformation in 'Cosmic purple' and 'Kurodagosun', resulting in anthocyanin biosynthesis. Transgenic 'Kurodagosun' carrying DcMYB113 driven by the CaMV 35S promoter had a purple root and petiole, while transgenic 'Kurodagosun' expressing DcMYB113 driven by its own promoter had a purple root and nonpurple petiole, suggesting that root-specific expression of DcMYB113 was determined by its promoter. DcMYB113 could activate the expression of DcbHLH3 and structural genes related to anthocyanin biosynthesis. DcUCGXT1 and DcSAT1, which were confirmed to be responsible for anthocyanins glycosylation and acylation, respectively, were also activated by DcMYB113. The WGCNA identified several genes co-expressed with anthocyanin biosynthesis and the results indicated that DcMYB113 may regulate anthocyanin transport. Our findings provide insight into the molecular mechanism underlying root-specific anthocyanin biosynthesis and further modification in carrot and even other root crops.