手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

瓜叶菊PCFH基因对花青素苷合成及花色的影响

孙翊

  瓜叶菊(Senecio cruentus Masson ex L Herit)是菊科千里光属广泛栽培的多年生草本花卉。其花色变异丰富,其中含有菊科植物中较为稀有的典型蓝色花资源。对瓜叶菊花色形成和调控机理的研究将有助于理解菊科植物蓝色花形成的机理,也将为包括培育蓝色菊花(Chrysanthemum×morifolium,Ramat.)在内的花色改良和创新的分子育种工作奠定基础。PCFH基因是从瓜叶菊中分离出的F3’5’H基因的同源序列。本文作者选取瓜叶菊‘小丑’系列(Senecio cruentus Jester Serises)的鹅黄色、白色、粉色、胭脂红色和蓝色5个品种作为试验材料,以烟草‘NC89’(Nicotiana tabacum‘NC89’)作为外源基因表达的受体植物材料,围绕PCFH基因功能开展相关研究。获得如下成果: 1.采用目视测色法、RHSCC比色法和色差仪测定法分析不同花色品种瓜叶菊花序发育过程中表型变化情况。在定义并区分不同的花色表型的基础之上,利用HPLC-PAD/DAD方法对5种花色瓜叶菊花序发育过程中类黄酮化合物含量的变化情况进行分析。结果表明,鹅黄色和白色瓜叶菊舌状花的主要呈色物质为花黄素,而粉色、胭脂红色和蓝色瓜叶菊舌状花的主要呈色物质为花青素苷,说明瓜叶菊舌状花的花色表型与类黄酮的种类及含量直接相关。 2.利用HPLC-ESI-MS方法对瓜叶菊含有的花青素苷成分进行分析,发现在胭脂红色瓜叶菊中含有4种矢车菊色素苷和1种飞燕草色素苷(含量极低);在粉色中含有8种天竺葵色素苷和1种矢车菊色素苷;在蓝色中含有3种飞燕草色素苷和1种矢车菊色素苷。粉色、胭脂红色和蓝色瓜叶菊舌状花中的主要花青素苷元分别是天竺葵素、矢车菊素和飞燕草素。这一结果说明,在以花青素苷为主要呈色物质的瓜叶菊舌状花中,舌状花中所含的主要花青素苷元种类对花色表型起决定性作用。 3.通过RT-PCR方法对5种花色和7个级别瓜叶菊舌状花中花青素苷合成关键基因的表达情况进行检测,发现PCFH仅在蓝色花发育早期阶段表达。这一结果表明PCFH是瓜叶菊舌状花中飞燕草素合成并进而形成蓝色表型的关键基因。 4.利用农杆菌介导的叶盘转化法将外源基因PCFH转化烟草。对获得的14株转基因烟草T0代植株的分析表明转基因植株花色表型表现为亮度降低、色彩加深、出现变红和变蓝现象。HPLC-ESI-MS分析显示,转基因植株花冠中有新的飞燕草色素苷生成。这一结果证明,PCFH基因编码的F3’5’H蛋白具有3’,5’-羟基化功能,能够在植物体内催化产生新的飞燕草素。 5.对转PCFH基因T1代植株分析发现,其花色表型与T0代相似。统计学分析结果表明,其与野生型相比,转基因植株在花色表型及飞燕草色素苷和矢车菊色素苷的含量上均有显著性变化。此结果显示,经过有性繁殖过程,外源基因PCFH能够稳定遗传并正常行使其功能;瓜叶菊F3’5’H在植物体内不仅具有3’,5’-羟基化功能,也可能同时具有3’-羟基化功能。 上述研究结果表明,PCFH在瓜叶菊花青素苷生物合成及花色形成过程中具有要作用,异源调控表达这一基因可以有效改变花色。本试验首次研究了在植物体内异源表达属于CYP75B亚家族的菊科植物特异F3’5’H编码基因的情况,并首次证明了PCFH编码的瓜叶菊F3’5’H在植物体内不仅具有3’,5’-羟基化功能,并推测其同时具有3’-羟基化功能。这些数据也为研究属于CYP75B亚家族的菊科植物特异的F3’5’H在植物体内的功能提供了新的证据。……   
[关键词]:PCFH基因;瓜叶菊;类黄酮3';5'-羟基化酶;花青素苷;花色
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:北京林业大学2011年