刺葡萄愈伤组织褪黑素生物合成基因SNAT2、COMT3，在不同光质下的响应有何不同？
前言：褪黑素的合成与积累受一系列基因的调控，SNAT是褪黑素合成途径中的关键限速酶。
本实验以刺葡萄愈伤组织为材料，通过PCR扩增技术克隆获得VdSNAT2基因，属于N-乙酰基转移酶（GNAT）家族，含有NAT_SF超家族保守结构域，属于为亲水性蛋白，亚细胞定位表明VdSNAT2基因定位在叶绿体中。
系统发育进化树分析结果显示，刺葡萄VdSNAT2与葡萄、木薯和蓖麻具有较高的同源性。
基于葡萄、拟南芥、水稻和毛果杨的基因组数据库发现葡萄SNAT2基因只与毛果杨有共线性，说明与毛果杨具有更近的同源进化关系，而与拟南芥和水稻均没有共线性，表明SNAT2基因可能是葡萄等木本植物进化过程中所特有的。
本研究进行启动子顺式作用元件分析，发现VdSNAT2包含大量光响应、厌氧诱导元件、MYB结合位点、低温、防御与胁迫、生长素等顺式作用元件，其可能参与了刺葡萄的生长发育、衰老、抗逆和次生代谢物的合成过程。
咖啡酸-O-甲基转移酶（COMT）参与褪黑素合成代谢，是褪黑素生物合成的关键基因。
克隆获得VdCOMT3基因，属于氧-甲基转移酶（OMT）的家族，具有S-腺苷甲硫氨酸结合位点的特征，为疏水性蛋白，亚细胞定位表明刺葡萄VdCOMT3定位在叶绿体中，这一结果与叶绿体可能被认为是植物褪黑素合成的主要位点一致。
系统发育进化树分析结果显示，VdCOMT3基因与葡萄、茶树和烟草具有较高的同源性。
基于葡萄、拟南芥、水稻和毛果杨的基因组数据库，发现葡萄COMT3基因也只与毛果杨有共线性，说明与毛果杨具有更近的同源进化关系，而与拟南芥和水稻均没有共线性，表明COMT3基因可能是葡萄等木本植物进化过程中所特有的。
VdCOMT3不仅包含大量光响应，还可能参与生长素、水杨酸、MYB识别元件、MYC识别元件和脱落酸，因此，推测VdCOMT3通过参与光响应等元件从而调控刺葡萄的生长发育。
褪黑素生物合成中光诱导起着重要作用，除了光强和光周期外，光质也是褪黑素合成的诱导因子，也是影响植物生长、发育、形态和生理代谢的关键光条件因素。
自然界中具有活性辐射的光谱范围一般为300-800nm，可见光光谱（400-700nm）对植物生长的影响最大，光通过改变褪黑素生物合成和运输等相关基因的表达对褪黑素合成起着重要作用。
VdSNAT2和VdCOMT3基因中存在大量光响应顺式作用元件，表明VdSNAT2和VdCOMT3基因可能在光响应调控中发挥重要作用。
本研究结果发现，在不同培养阶段，不同光质处理对刺葡萄愈伤组织褪黑素的累积均有明显促进作用，其中红光处理下愈伤组织褪黑素的含量最高，在培养后期，蓝光对褪黑素累积也有较强的诱导作用。
光质对刺葡萄愈伤组织褪黑素生物合成的诱导，是通过改变相关基因转录水平实现的。
在刺葡萄愈伤组织培养中期和后期，红光、蓝光和白光对VdSNAT2基因表达的促进作用显著高于其他光质，红光和蓝光在刺葡萄愈伤组织不同培养时期均对VdCOMT3基因的表达具有显著的促进作用。
因此，红光、蓝光是促进刺葡萄愈伤组织VdSNAT2和VdCOMT3基因表达最显著的光质，这也说明，红光和蓝光可能通过调控褪黑素合成关键基因VdSNAT2和VdCOMT3的表达，而参与刺葡萄褪黑素的生物合成。
分析还发现，不同光质处理下刺葡萄愈伤组织中褪黑素合成关键基因VdSNAT2和VdCOMT3的表达模式基本一致，且与褪黑素含量的变化趋势也有较好的一致性。
红光处理下VdSNAT2和VdCOMT3基因均出现显著提高，说明红光处理对刺葡萄愈伤组织中褪黑素合成相关基因调控作用十分显著，红光能够促进愈伤组织中褪黑素的合成。
结论：
亚细胞定位显示，刺葡萄VdSNAT2和VdCOMT3编码蛋白均定位在褪黑素合成关键细胞器叶绿体中，VdSNAT2和VdCOMT3基因启动子均含有光响应元件最多。
光质显著影响了VdSNAT2和VdCOMT3基因的表达，进而影响刺葡萄愈伤组织中褪黑素的累积，其中红光处理下两者的基因表达量显著高于其他光质，并且显著提高了褪黑素的含量。
该结果为利用光质定向调控刺葡萄愈伤组织褪黑素生物合成，优化刺葡萄愈伤组织褪黑素累积提供了一种策略。
