南京农业大学汪良驹教授团队| 揭示参与5-ALA调控苹果花青苷积累的核心转录因子 MdBBX47 及其作用机制

南京农业大学园艺学院汪良驹教授团队在国际著名期刊《BMC Plant Biology》上发表了题为《MdBBX47,a B-box transcription factor directly and indirectly regulates ALA-induced anthocyanin accumulation in apple》，揭示了B-box家族转录因子参与5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）诱导苹果着色的分子机制。

5-ALA显著促进苹果不同组织中花青苷积累

研究发现，使用外源ALA处理苹果果实、愈伤组织和离体叶片，5-ALA能够增强不同苹果组织中花青苷积累。

其中，5-ALA处理果实在照光24小时后的果皮颜色比对照稍红，但花青苷含量并无显著差异；而照光48小时后，5-ALA处理果实的花青苷含量比对照高出1.5倍左右。72小时后，差异进一步增至2倍。在离体叶片和愈伤组织中，5-ALA也显著促进花青苷积累。这些结果再次证明，外源5-ALA能够促进不同苹果组织中花青苷积累。

外源 ALA显著促进MdBBX47表达

通过对苹果BBX基因家族的系统筛选，研究人员发现 Group II 亚簇的 MdBBX47 对 5-ALA 处理的响应敏感性显著高于已报道的花青苷调控基因 MdBBX20，外源 5-ALA 可显著促进其表达，且能显著增强其启动子转录活性，是响应 5-ALA 处理的关键 MdBBX 转录因子。

MdBBX47的保守性分析和亚细胞定位

生物信息学分析表明，MdBBX47含有典型的B-box和CCT结构域，与已报道的正调控因子MdBBX20亲缘关系较近；亚细胞定位实验则证实该蛋白特异性地定位于细胞核内，符合转录因子的特征。

5-ALA诱导(增强)MdBBX47促进花青苷积累

在苹果果实与叶片中，过表达 MdBBX47 可显著提升花青苷含量，而通过 RNAi 沉默该基因则会显著抑制花青苷的积累。

外源 5-ALA 处理可进一步增强过表达 MdBBX47 苹果叶片的着色效果，但对 RNAi 沉默株系的表型恢复作用有限。

RT-qPCR 结果显示，MdBBX47 可正调控花青苷合成关键结构基因（MdCHS、MdF3H、MdDFR、MdANS、MdUFGT）与转运蛋白基因（MdMATE8、MdGSTF12）的表达，证实 MdBBX47 是介导 5-ALA 诱导苹果花青苷积累的重要转录因子。

MdBBX47调节苹果愈伤组织花青苷积累

研究发现，MdBBX47 是5-ALA 诱导苹果花青苷积累通路中的核心上游转录调控因子，可通过正调控下游花青苷合成与转运相关结构基因、以及多个已报道的 5-ALA 响应关键转录因子，介导外源 5-ALA 对苹果花青苷积累的促进作用。

MdBBX47直接结合MdCHS和MdUFGT启动子并激活其转录

进一步的分子机理研究表明，MdBBX47通过“双重模式”调控花青苷合成。一方面，酵母单杂交（Y1H）、电泳迁移率变动分析（EMSA）及荧光素酶报告系统（LUC）证实，MdBBX47能直接结合到花青苷合成关键限速基因MdCHS和MdUFGT的启动子区域的G-box元件上，直接激活它们的转录。

MdBBX47结合MdMYB110a启动子间接促进花青苷积累

另一方面，研究发现MdBBX47还能直接结合并激活上游转录因子MdMYB110a的启动子，从而通过MBW转录复合体间接促进下游基因的表达。此外，蛋白互作实验提示MdBBX47可能与光信号核心因子MdHY5发生相互作用，共同精细调控着色过程。

综上所述，该研究发现了全新的5-ALA调控模型：5-ALA信号上调MdBBX47，后者一方面直接开启合成基因开关，另一方面通过激活MdMYB110a形成级联放大效应，最终高效驱动苹果花青苷的积累。这一发现不仅丰富了5-ALA调控果实品质的理论基础，也为通过分子育种手段改善苹果色泽提供了潜在的基因靶点。