火龙果(Hylocereus)是一种近年来发展较快的的热带、亚热带水果,果实富含甜菜素、可溶性糖、有机酸和氨基酸等营养物质。甜菜素具有抗氧化、防癌等生物活性,可溶性糖的含量亦是决定果实风味品质的重要因素之一。因此,研究火龙果果实甜菜素合成和糖代谢的调控机制,对提高火龙果的品质及商品价值具有重要意义。WRKY是植物特有的转录因子家族,在植物生长发育、次生代谢、抗逆反应和激素信号转导中发挥重要作用。然而,WRKY转录因子是否参与火龙果甜菜素合成和糖代谢及其具体机制,尚不清楚。为此,我们以红肉火龙果品种‘大叶水晶’为研究对象,基于火龙果果实发育过程的RNA-seq表达谱,分离WRKY转录因子,研究其特性及对甜菜素合成和糖代谢关键酶基因的转录调控,以期阐明WRKY转录因子调控火龙果果实甜菜素合成和糖代谢的分子机制。主要研究结果如下:1.基于火龙果转录组测序库,克隆获得了HpWRKY3、HpWRKY18和HpWRKY44等3个WRKY转录因子基因全长cDNA序列。氨基酸序列比对和进化树分析表明,HpWRKY3和HpWRKY44有2个WRKY结构域,属于WRKY家族第I类,HpWRKY18只有1个WRKY结构域,属于WRKY家族第IIa类。亚细胞定位显示,HpWRKY3、HpWRKY18和HpWRKY44均定位在细胞核,是核蛋白。转录活性分析表明HpWRKY3、HpWRKY18和HpWRKY44均表现出转录激活活性,是转录激活子。2.实时荧光定量结果显示果实发育过程中,随着甜菜素合成,蔗糖、葡萄糖和果糖等含量增加,HpWRKY3、HpWRKY18和HpWRKY44、甜菜素合成相关基因HpCytP450-like1以及糖代谢基因HpSS2和HpAI2的基因表达水平均上升,说明HpWRKY3、HpWRKY18和HpWRKY44有可能参与调控火龙果甜菜素合成和糖代谢。3.克隆获得了HpCytP450-like1、HpSS2和HpAI2等基因的启动子,分析表明它们均含有WRKY转录因子W-box(TTGAC)结合元件。4.凝胶阻滞分析(EMSA)和双荧光素酶报告基因实验(Dual-luciferase)显示,HpWRKY3、HpWRKY18和HpWRKY44可以结合并激活HpCytP450-like1、HpSS2和HpAI2启动子的活性。综上所述,HpWRKY3、HpWRKY18和HpWRKY44通过直接调控甜菜素合成相关基因HpCytP450-like1和糖代谢基因HpSS2和HpAI2的表达,进而参与火龙果果实甜菜素合成和糖代谢。