近期发表 | MdBBX51转录因子直接和间接介导ALA诱导的苹果花青素积累

近日，南京农业大学园艺学院汪良驹教授团队研究论文Transcription factor MdBBX51 directly and indirectly mediates ALA-induced anthocyanin accumulation in apple在期刊《Scientia Horticulturae》（2025年影响因子/JCR分区：4.2/Q1，5年平均影响因子：4.6）正式发表。

一、研究背景

5-氨基乙酰丙酸（ALA）是一种植物生长调节剂，已被证实能够促进苹果果实着色和花青素积累。前期研究发现，ALA可通过多种转录因子（如MdMADS1、MdMYB9/10、MdERF78、MdNAC33、MdWRKY71等）调控花青素合成相关基因的表达。然而，B-box（BBX）家族转录因子是否参与ALA诱导的花青素积累，尚不明确。本研究发现，MdBBX51是一个响应ALA诱导的B-box转录因子，能够通过直接结合结构基因MdCHS和MdDFR启动子促进其表达，同时通过激活MdMYB9间接增强MdMATE8介导的花青苷转运，从而在ALA诱导的苹果花青苷积累中发挥核心调控作用。

第二、研究内容

1. ALA上调MdBBX51表达并促进果实着色

外源ALA处理苹果果实后，果皮红色加深，花青苷含量在72小时达到对照的2.4倍。系统进化树分析显示，苹果MdBBX第四小组（Group IV）中有17个成员，但其表达谱中只有MdBBX51的表达在光照下稳定上升，且受ALA进一步诱导。GUS报告基因实验证实，ALA可显著激活MdBBX51启动子，证明该基因表达受到ALA促进

2. MdBBX51定位于细胞核且序列高度保守

亚细胞定位显示MdBBX51-GFP融合蛋白特异性定位于细胞核。序列分析表明，MdBBX51含有两个保守的B-box结构域（B-box1和B-box2），与草莓FaBBX24、梨PpBBX24、石榴PgBBX5等同源蛋白的氨基酸相似性高达61.9%-78.0%。

3. MdBBX51正调控ALA诱导的花青素积累

在苹果果实、叶片和愈伤组织中瞬时或稳定过表达MdBBX51，均显著促进花青苷积累；而RNAi沉默MdBBX51则抑制花青苷积累。ALA处理可进一步增强过表达系的花青苷含量，但对RNAi系的恢复作用有限。RT-qPCR显示，OE-MdBBX51上调了MdCHS、MdF3H、MdDFR、MdANS、MdUFGT 等结构基因及MdMATE8、MdGSTF12等转运蛋白基因的表达；RNAi则抑制这些基因的表达。

4. MdBBX51直接结合MdCHS和MdDFR启动子并激活其转录

启动子顺式作用元件分析发现，MdCHS和MdDFR启动子中各有一个G-box（CACGTG）基序。Y1H、EMSA、LUC和GUS报告实验一致证实，MdBBX51直接结合MdCHS和MdDFR启动子中的G-box，并激活其转录。

5. MdBBX51通过激活MdMYB9间接促进花青苷转运

在7个已知响应ALA的转录因子中，仅MdMYB9的启动子含有G-box。Y1H和EMSA证实，MdBBX51特异性结合MdMYB9启动子中的G-box；LUC和GUS实验进一步证明，MdBBX51正调控MdMYB9的表达。鉴于MdMYB9已被报道可直接激活MdMATE8促进花青苷液泡转运，本研究揭示了一条“ALA→ MdBBX51 → MdMYB9 → MdMATE8 →花青苷转运”的间接调控通路

6. MdBBX51与MdHY5蛋白互作

Y2H和LCI实验证实，MdBBX51与光信号核心转录因子MdHY5存在蛋白互作，暗示两者可能协同调控光诱导的花青苷合成。

三、分子机制模型

在ALA处理下，MdBBX51表达上调。MdBBX51一方面直接结合MdCHS和MdDFR启动子中的G-box元件，直接促进花青苷生物合成；另一方面结合MdMYB9启动子，激活其表达，而MdMYB9进一步转录上调转运蛋白MdMATE8基因表达，间接促进花青苷积累。两条通路协同作用，共同介导ALA诱导的苹果花青苷积累与果实着色。

四、研究结论

本研究揭示了MdBBX51在ALA诱导苹果花青苷积累中的双重调控机制。（1）直接途径：MdBBX51结合MdCHS和MdDFR启动子中的G-box，激活花青苷生物合成；（2）间接途径：MdBBX51激活MdMYB9表达，进而通过MdMYB9-MdMATE8模块促进花青苷液泡转运。本研究为理解ALA调控果实着色的分子网络提供了新见解，也为ALA在优果品生产中的应用奠定了理论基础。