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由R2R3-MYB(M)、bHLH(B)和WDR(W)三类调控因子(TFs)组成的MBW复合物调控着花青素代谢途径上众多结构基因的表达，该三类因子间的协调配合是组合式调控的一个经典案例。关于该代谢途径调控基因的功能和结构基因的表达已有较广泛的研究，但对于调控基因和靶基因之间的联结纽带——顺式调控元件层面的研究还相当不足，至今没有一个整体规律的总结与概括。明了启动子的结构特点对于了解基因表达具有重要意义。从一个代谢途径的众多靶基因间深入比较它们对应于MBW复合物的顺式调控元件的排列与组合，有利于建立关于基因组内代谢途径基因调控的整体认识。 本研究以花色模式植物圆叶牵牛（Ipomoea purpurea）的花青素代谢途径为主要研究对象，深入解析其调控复合物IpMYB1-IpbHLH2-IpWDR1对应在相关靶基因启动子上的顺式元件，并在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中对部分研究结论进行了检验。随后本研究将考察对象扩展到其它已有部分研究数据的被子植物，包括紫玉兰（Magnolia liliflora）、玉米（Zea mays）和非洲菊（Gerbera hybrida）这些代表被子植物主要类群的物种，试图从转录因子和顺式调控元件两个方面探寻花青素代谢途径在表达调控上的特点及可能存在的进化信号。论文的主要结果如下: 1.以多种实验手段获得了圆叶牵牛花青素代谢途径相关基因不同长度的启动子序列。包括途径上的7个结构基因(IpCHS-D, IpCHI, IpF3H, IpF3H, IpDFR-B，IpANS和Ip3GT)和直接调控它们的3个调控因子(IpMYB1，IpbHLH2和IpWDR1)的启动子。通过分析不同等位基因间启动子序列的分化，注意到翻译起始点上游约350 bp范围内的序列较保守，而更上游区段常常存在大量由in-dels和转座子活动带来的序列变化。 2.通过瞬时转化实验，检测了IpMYB1、IpbHLH2和IpWDR1这三种转录因子的各种组合对克隆到的10个基因的启动子的激活情况。结果表明，除Ip3GT和IpMYB1外，其余8个基因的启动子都能被不同程度地激活。对这8个启动子而言，MBW复合物中MYB的缺失会使复合物的激活功能会完全丧失;而bHLH或WDR任意一个缺失都会大幅降低复合物的激活功能;只有三个因子同时存在时才有高水平的转录发生。从IpbHLH2和IpWDR1的启动子也可以被不同程度激活的事实，推测MBW复合物内部成员间存在着强（bHLH）和弱(WDR)的正调控反馈。 3.通过启动子截短和定点突变，对8个可被激活的启动子(IpCHS-D, IpCHI,IpF3H，IpF3H，IpDFR-B，IpANS，IpbHLH2和 IpWDR1)对应于IpMYB1-IpbHLH2-IpWDR1的顺式元件进行了详细解析。从大量试验中获得了IpMYB1和IpbHLH2识别序列（分别为MRE和BRE）的规律性认识:所有MRE均遵循ANCNNCC，而有效的BRE均以CACNNG(T)形式存在。MRE和BRE在这8个启动子上的具体序列形式和排列分布各不相同，推测可能与各靶基因被MBW复合物激活的水平相关。 4.在模式植物拟南芥中对以上结果进行了检验。结果表明IpMYB1-IpbHLH2-IpWDR1和拟南芥花青素MBW复合物(AtPAP1-AtGL3/AtEGL3-AtTTG1)具有相同的调控目标，而调控原花青素代谢途径的AtTT2-AtTT8-AtTTG1也可以激活花青素代谢途径的全套基因。通过对圆叶牵牛和拟南芥整个类黄酮代谢途径基因的瞬时表达强度的方差分析，发现启动子这一变量对靶基因激活水平的影响远大于其它因素，推测代谢途径上各基因的不同反应性主要是由靶基因的启动子的分化所引起(P＜0.0001，R2=0.96，n=72)。 5.从不同物种间MBW复合物和靶基因的互作讨论转录调控的进化。本研究进一步克隆了紫玉兰、玉米和非洲菊花青素代谢途径相关的MBW复合物成员及部分CHS和DFR启动子序列。虽然从玉兰到其它物种已经经历了漫长的进化历程，但它们MBW复合物的成员间仍可以相互搭配形成各种有功能的M-B-W组合，并激活所有获得检测的CHS和DFR启动子。从定性的角度来看，MYB-bHLH及TF-DNA间的互作关系在花青素代谢途径的调控上存在物种间的保守性。但从定量的角度，这些启动子对种间不同M-B-W组合的响应有明显的强弱之分。这些MYB-bHLH及TF-DNA间的互作强度变异可能含有关于该系统调控成员及其互作元件的进化信息，有待进一步的解析。 本研究直观展现了圆叶牵牛花青素代谢途径多基因启动子上顺式元件的排列组合，这些顺式元件的分布差异直接影响了途径上基因的表达水平。不同于以往关于花青素代谢途径是普遍保守的认识，本研究表明至少在被子植物内，不论是调控因子的调节强度还是启动子的反应性都在经历着缓慢而深刻的进化。就代谢途径上的各基因而言，启动子的不同可以引起基因间表达的差异，这种差异大于调控因子分化带来的影响;对物种间同源的结构基因而言，转录因子间的分化则是基因表达强度变化的一个重要因素。