云南属于低纬高原季风型立体气候,气温随地势高低垂直变化显著,有“一山分四季,十里不同天”之说。马铃薯起源于南美州安第斯山区,形成了对冷凉气候的适应,适合生长的温度为10-23℃。云南独特的气候条件使其一年四季均可种植马铃薯,按照马铃薯的生长适温,分为大春一季马铃薯区、春、秋两季马铃薯区、冬播马铃薯区。生产实践经验发现同一彩色马铃薯品种在同一季节,种植于高海拔的彩薯颜色明显深于中低海拔的。如种植于云南大理剑川县高US guided biopsy寒山区的地方红色马铃薯品种剑川红的薯块颜色明显深于昆明的,并认为是高海拔地区的强光照造成的。但是春、秋两季马铃薯种植区的坝区秋季阴凉且光强较春夏减弱,秋播马铃薯的颜色深于山区春播的,这与光照是影响花色苷合成的关键环境因子的理论不符。高寒山区较selleck抑制剂坝区光照更强外,气温也更低,推测低温在彩色马铃薯花色苷的合成中具有重要的刺激作用。因此,研究低温影响彩色马铃薯花色苷积累的分子机制,对培育广适优良的彩色马铃薯品种并选择适宜的栽培环境具有重要的指导意义。本研究以云南地方特色彩色马铃薯品种剑川红和花心洋芋为试材,初步确定不同温度处理对于马铃薯生长和块茎营养物质特别是花色苷积累的影响,挖掘影响彩色马铃薯块茎花色苷合成的关键转录因子和结构基因,为彩色马铃薯品种种植环境的选择和栽培措施的制定提供理论依据和技术指导。主要研究成果如下:1.探明剑川红和花心洋芋在经历全生育期的适当低温(15℃和10℃)处理后的生理响应。结果表明,两种不同的低温处理显著抑制了植株地上部分的生长,叶片抗逆相关的酶活性显著增加,根冠比增加,15℃的低温处理显著提高了块茎的产量和质量,尤其是花色苷等抗氧化化合物的含量显著增加;而10℃的低温处理导致花心洋芋未能结薯,剑川红薯块茎小且无色素积累,证明该温度处理过低不利于马铃薯的初生和次生产物的积累。2.在上述实验结果的基础上,选择花色苷含量最高的处理和时期进行了转录组测序,结果表明:15℃处理下St ANS、St UFGT、St DFR、St F3’H、St PAL和St CHS等花色苷合成的结构基因上调表达,StMYB113,StMYB308和StbHLH93三个转录因子也上调表达。表明低温处理可能通过提高花色苷合成的结构基因和转录因子的表达来促进花色苷的积累;对StMYB113,StMYB308和StbHLH93基因在不同时期基因表达量的时空变化,发现基因表达量与同时期同组织中的花色苷含量呈现显著正相关,推测StMYB113,StMYB308和StbHLH93能够响应低温并且调控花色苷的合成。3.接着对筛选得到的StMYB113,StMYB308和StbHLH93三个转录因子进行了克隆和生物信息学分析,发现StMYB113仅具有一个MYB结构域,StMYB308具有两个MYB结构域为R2R3-MYB转录因子,StbHLH93具有一个HLH结构域,且StMYB113,StMYB308和StbHLH93在进化树上均与拟南芥与低温和花色苷合成的家族相近;StMYB113,StMYB308和StbHLH93基因的亚细胞定位均于细胞核中,为核转录因子,有核转录调控活性。4.过Alisertib研究购买表达StMYB113,StMYB308和StbHLH93基因转入至红花大金元烟草叶片中,观察发现过表达StMYB308和StbHLH93的叶片有明显的紫色斑点积累。双分子荧光互补实验证实StMYB308和StbHLH93可形成互作蛋白。q-RT-PCR证明转基因烟草中花色苷合成相关内源性转录因子Nt AN1a和Nt AN1b的表达量均显著上升。推测StMYB308和StbHLH93通过互作调控花色苷的合成。