花生花青素合成相关基因的表达与种皮颜色关系

为了探讨花青素合成相关基因表达与种皮颜色的关系,本文采用HPLC和实时荧光定量PCR技术,分析4种不同种皮颜色的花生品种种皮花青素的种类和含量,以及花青素合成相关基因在4个品种5个荚果发育关键时期的差异表达。结果表明:花生种皮的花青素主要由飞燕草色素、矢车菊色素和天竺葵色素等三种色素组成;花生种皮的外观颜色和深浅主要由飞燕草色素和矢车菊色素含量决定,飞燕草色素和矢车菊色素含量越高,种皮颜色越深。花青素合成相关基因主要在种子充实期(开花后约40~50d)上调表达。花生种皮颜色的深浅与查耳酮合成酶基因(CHS)、查耳酮异构酶基因(CHI)、二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)、类黄酮-3'羟化酶基因(F3'H)和花色苷合成酶基因(ANS)等基因在种子充实期高表达显著相关。上述5个基因表达量愈高,种皮颜色愈深。     

红紫芽茶花青素合成关键酶活性与重要酚类物质相关性研究

以广东的红叶1号、红叶2号、丹妃和云南紫娟4种红紫芽品种（系）为供试材料,以英红九号绿芽品种为对照,通过分析酶活性研究了红紫芽茶花青素合成关键酶活性变化规律,并揭示了其与花青素、茶多酚、儿茶素组分等重要酚类物质含量的相互关系。结果表明,红紫芽茶花青素合成过程中,同一季节不同品种（系）类黄酮-3-O-糖基转移酶（UFGT）活性与茶多酚总量和花青素含量均显著正相关,为花青素合成的关键酶;而苯丙氨酸解氨酶（PAL）、查尔酮合成酶（CHS）、类黄酮-3-羟化酶（F3H）、二氢黄酮醇-4-还原酶（DFR）、黄酮醇合成酶（FLS）、花青素合成酶（ANS）和花青素还原酶（ANR）等活性能力与花青素含量变化趋势不存在密切的相关性;春季各样品儿茶素（C）含量与PAL酶活性显著正相关,表儿茶素没食子酸酯（ECG）含量与DFR酶活性存在显著正相关;同一季节不同品种（系）CHS、F3H、ANS以及ANR酶活性与酚类物质含量无显著相关性。     

花生不同品种叶片类黄酮含量和相关合成酶活性对PEG胁迫的响应

以花生品种花17、农大818、丰花5号和山花11号为试材,聚乙二醇(PEG)室内砂培法模拟干旱胁迫,研究20%PEG胁迫下花生幼苗叶片中类黄酮含量及相关合成酶活性的变化。20% PEG开始处理后,随胁迫时间延长,幼苗叶中类黄酮含量逐步上升,在胁迫9h达到高峰,之后逐步下降至对照水平,农大818、丰花5号和山花11号均在处理后72h降至对照水平,花17在36h降至对照水平。PEG开始处理后苯丙氨酸解氨酶（PAL）、查尔酮合成酶（CHS）、查尔酮异构酶（CHI）酶活性均逐渐提高,6h后CHS、CHI酶活性达到高峰,9h后PAL酶活性达到高峰,之后下降,4个品种趋势一致。分析表明PEG处理后山花11号和丰花5号的合成酶具有较高的活性和积累速率是其类黄酮快速大量合成的原因,而农大818 CHS酶活性和PAL酶活性提高速率较低限制了其类黄酮的积累,3种酶的活性和积累速率均较低导致花17叶中类黄酮合成少,含量提高慢。相关分析表明PEG胁迫下PAL、CHS、CHI共同调控类黄酮的代谢,胁迫引起PAL、CHS、CHI酶活性改变是类黄酮含量变化的原因。     

茶树无色花色素还原酶基因克隆及表达分析

采用EST测序技术和3′RACE技术,获得了茶树儿茶素代谢途径中的一个重要酶—无色花色素还原酶的全长基因,在GenBank的登录号为EF205148,序列全长1 301 bp,其中开放阅读框长1 029 bp,编码342个氨基酸,3′端有一个明显的多聚腺苷酸加尾信号,推测的蛋白分子量约为37.5 kD,理论等电点为5.81。将该基因重组到表达载体pET-32a(+)中进行原核表达,经IPTG诱导、SDS-PAGE检测,结果表明茶树无色花色素还原酶基因能在大肠杆菌BL21中表达,电泳检测到一条大约60 kD的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量相符。同源性分析表明茶树无色花色素还原酶基因编码的氨基酸序列与其他植物具有较高的相似性,例如与亚洲棉、草莓和葡萄的相似性分别为70%、68%、71%。利用半定量PCR技术检测总儿茶素含量不同的4个茶树品种中与类黄酮合成相关的黄酮醇合成酶(FLS)、二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)、无色花色素还原酶(LAR)、花色素合成酶(ANS)等7个基因的表达情况,结果表明DFR和LAR基因的表达量与茶树中总儿茶素含量呈一定的相关性,而其他基因则与其相关性不大。     

花青素合成关键酶基因的定位及结构分析

为研究大豆花青素合成途径关键酶的基因标记和结构信息,利用大豆基因组和染色体标记数据,对16个花青素合成关键酶基因(苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔酮合酶(CHS,包括9个成员)、黄烷酮-3-羟化酶(F3H)、苯基苯乙烯酮黄烷酮异构酶(CHI)、二氢黄酮醇还原酶(DFR)和4-香豆酰CoA连接酶(4CL),进行基因遗传图和物理图定位和基因结构分析.结果表明:16个基因分别定位在A1、A2、B1、B2、D1a、D1b、D2、I、K、O等10个连锁群上,并获得了基因所在序列两侧标记.利用大豆的cDNA和gDNA序列信息,获得了16个基因的结构,外显子数目1～7个,内含子数目0～6个,其中PAL、DFR2、GmCHS7是单外显子基因,4CL、CHI、F3H、GmCHS1、GmCHS5、GmCHS8有1个内含子,DFR1、GmCHS2、GmCHS3、GmCHS6有2个内含子,GmCHS4、GmCHS9有3个内含子,GmIRCHS则有6个内含子.     

不同生育时期大豆异黄酮合成相关酶基因表达的分析

通过Real-time PCR分析了不同生育时期7个大豆异黄酮合成相关酶基因(PAL,C4H,4CL,CHS,CHI,IFS和F3H)的相对表达情况.并利用高效液相色谱法测定了籽粒发育过程中豆荚(含籽粒)中异黄酮及其组分的含量,同时利用SAS8.2分析了F5∶11重组自交系群体(RILs)豆荚中异黄酮含量与部分基因相对表达量间的相关性.结果表明:从营养生长进入生殖生长阶段,部分基因(PAL,CHI,IFS和F3H)的相对表达量普遍有显著提高;PAL,C4H,CHS和IFS基因在叶片中的相对表达量高峰出现在R1期,大部分基因在2个品种豆荚中相对表达量差异显著的时期为R6期.在R6期,豆荚中PAL基因的相对表达量与染料木素(GT)和总异黄酮含量(TI)呈显著正相关.CHS基因的相对表达量与大豆黄素(DZ)、染料木素(GT)和总异黄酮含量(TI)呈显著正相关,但是与黄豆黄素(GC)呈显著负相关,IFS基因的相对表达量与大豆黄素(DZ)含量呈显著正相关;F3H基因的相对表达量与所有异黄酮成分均呈显著负相关.研究明确了相应基因的表达情况,对于理解异黄酮含量变异的遗传机制具有重要意义.     

紫参薯查尔酮合成酶及异构酶基因的克隆与表达分析

查尔酮合成酶及其异构酶是黄酮类化合物合成途径中的2个关键酶,为研究其在紫参薯花青素合成途径中的功能,利用RT-PCR技术从紫参薯Da56块茎中克隆到查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)和查尔酮异构酶(chalcone isomerase,CHI)基因,分别命名为DaCHS和DaCHI。结果表明:DaCHS基因包含825 bp的完整开放阅读框(ORF),预测编码274个氨基酸;DaCHI基因包含663 bp的完整开放阅读框,预测编码221个氨基酸。生物信息学分析结果表明,紫参薯DaCHS与油棕Eg CHS亲缘关系最近,氨基酸相似性达到90%;紫参薯DaCHI与野茶树CaCHI亲缘关系最近,氨基酸相似性达到67%。实时荧光定量PCR检测结果表明,DaCHS和DaCHI基因均具有组织表达特异性,其中DaCHS在花中相对表达量最高,而DaCHI在块茎中相对表达量最高;在紫参薯块茎发育不同时期的表达分析表明,DaCHS、DaCHI均在薯块膨大期相对表达量最高。本研究通过对DaCHS和DaCHI基因全长cDNA序列的克隆与分析,为紫参薯花青素合成途径的遗传调控及花青素形成机理的研究奠定基础。     

大豆Glyma.18G261700基因生物学分析及功能初探

MYB是参与花青素合成的重要调控基因，数量众多且功能多样。为分析大豆中与花生黑色种皮调控基因AhTc1(MYB家族)同源基因的功能，本研究根据AhTc1基因序列信息，同源克隆大豆MYB家族基因Glyma.18G261700,对其进行生物信息学分析，并检测不同种皮颜色大豆苗期不同部位花青素和基因表达量。结果显示：Glyma.18G261700全长1 572 bp,编码189个氨基酸，属于R2R3型MYB。AhTc1编码的蛋白为疏水性蛋白，而Glyma.18G261700与之不同，编码的蛋白为亲水性蛋白。三级结构中Glyma.18G261700与AhTc1尾部有所区别，在调控种皮颜色中可能具有不同功能。不同种皮颜色大豆幼苗根部花青素含量较低，而Glyma.18G261700基因的表达量较高，表明在大豆幼苗期该基因的大量表达可能抑制根部花青素的合成，但对种皮颜色的调控还需进一步探索。     

花生种皮颜色智能识别模型的建立与应用

为解决花生群体种皮颜色快速鉴定难题,建立一种准确、简便和经济的种皮颜色识别标准,采用阿里云智能云计算平台颜色识别系统,测定黑、紫、粉、白等不同种皮颜色花生的HSV颜色空间(Hue,Saturation,Value col?or mode)数据,同时结合花生种皮花青素含量数据,构建花生种皮颜色指数(p)与种皮花青素含量(...     

茶树CsANS基因及其启动子的克隆与生物信息学分析

采用RACE技术,获得茶树武夷奇种C18叶片花青素合成途径中的花青素合成酶(ANS)基因的c DNA全长序列。采用染色体步移技术获得该基因的启动子序列。采用实时荧光定量PCR技术检测该基因在不同遮光处理下的表达动态。结果表明,Cs ANS全长c DNA为1 000 bp,其中ORF(Open Reading Frame)为957 bp,编码320个氨基酸,含有DIOX-N和20G-Fell-Oxy保守功能结构域;分离得到Cs ANS基因上游调控序列1 010bp,其含启动子核心元件TATA-box及ACE、GT1-motif、Sp1(光响应元件)、circadian(生物钟相关元件)等与花青素合成途径相关的重要顺式作用元件。荧光定量PCR分析表明,该基因在全光照处理(CK)时表达量较高,75%遮光时表达量较低。说明该基因的表达受光照强弱的控制。     

紫娟茶树叶片不同发育期花青素积累及合成相关基因的表达

为明确紫娟茶树（Camellia sinensis cv. Zijuan）叶片发育中花青素积累特性及合成途径上相关基因的表达特点,利用液质联用法（HPLC-MS）、转录组测序（RNA-Seq）和数字基因表达谱技术（DGE）,分析了紫娟茶树芽、第二叶、开面叶和成熟叶4个发育期花青素的种类、含量及合成相关基因的表达水平。结果表明,花青素积累量随叶片发育先增加后减少,第二叶含量最大（9.87βmg·g^-1）、成熟叶含量最小（0.11βmg·g^-1）,与叶色表现相吻合。结构基因PAL在芽、第二叶和开面叶高表达,在成熟叶下调表达;C4H、4CL、CHS、CHI、F3H、F3'H、F3'5'H和ANS表达模式相似,表达量均随叶片发育而降低,在芽期高表达,在成熟叶全部下调表达;FLS在第二叶上调表达,在成熟叶下调表达,与花青素积累情况一致;DFR在各发育期均有上调和下调表达。GT和ACT表达模式相似,在第二叶、开面叶和成熟叶上调表达;ANR和LAR表达模式相似,在芽、第二叶和开面叶高表达,在成熟叶下调表达。bHLH、MYB和WDR在各发育期均有上调或下调表达。说明紫娟茶树叶片不同发育阶段结构基因和调控基因的表达水平不同,导致花青素积累存在差异,具有一定的时间表达特异性。     

大豆种子泥膜蔓生性和种皮色的遗传及其与蛋白质含量的关系

本文应用6个种间杂交组合研究了种子泥膜、种皮色和蔓生性的遗传以及它们各自与籽粒蛋白质含量的相关。结果表明:种子泥膜的遗传存在基因互补作用,蔓生性是数量性状;种皮色遗传较复杂。种子泥膜和种皮色基本上与籽粒蛋白质含量无关;蔓生性与蛋白质含量有一定相关。     

H2O2浸种对低温胁迫下花生种子萌发的调控作用

为了研究H2O2浸种对低温胁迫下花生种子萌发的调控作用，本研究以白沙1016和花育9122两个花生品 种为材料，通过种子萌发试验，设置（22±1）℃常温对照和（12±1）℃低温处理，首先采用不同浓度的H2O2进行浸种预 处理，分析了H2O2浸种对花生种子低温萌发相关指标的影响，筛选最适H2O2浸种浓度，然后采用最适H2O2浸种处 理后，测定其对发芽花生种子胚中氧化损伤和活性氧含量、脯氨酸代谢相关指标的影响。结果表明，低温显著降低 两个品种花生的相对发芽率、芽长/种长比、发芽指数及种子的活力指数，延长了平均露白时间，H2O2浸种预处理可 显著缓解低温对花生种子萌发的抑制，以1% H2O2浸种效果最好。同时，H2O2浸种预处理还显著降低了H2O2的积累 以及膜脂过氧化程度，促进了脯氨酸的积累，提高了脯氨酸合成酶鸟氨酸转移酶（OAT）和△1-吡咯琳-5-羧酸合成 酶（P5CS）活性，抑制了脯氨酸降解限速酶脯氨酸脱氢酶（ProDH）活性。表明H2O2浸种预处理可通过调控脯氨酸代 谢途径，促进低温条件下萌发花生种子内脯氨酸的积累，缓解氧化损伤，从而增强花生种子的低温萌发能力。     

花生深紫色种皮颜色基因的遗传分析及SSR标记

本文以种皮呈深紫色的花生品种“珍珠黑”和粉红色品种“粤油13”的杂交后代F1-F3群体为材料，通过遗传分析和SSR分子标记探讨花生种皮颜色基因的遗传连锁规律，结果表明，花生深紫色种皮颜色受一对不完全显性主效基因控制，该基因与SSR标记“PM93/630-600”连锁，连锁距离为5.4 cM。     

陕北黄芥黄色种皮的遗传研究

本研究采用黄芥（Brassica juncea L.）与两个不同来源的褐籽类型芥菜型油菜杂交，研究黄芥黄色种皮的遗传。结果表明：黄芥的粒色主要受母体基因型控制，褐色对黄色为显性；F2和BC1世代株间乃至株内颜色不尽一致，但黄色单株和褐色单株能够明显区分，褐色和黄色的比例分别符合3:1和1:1的分离比例，证明黄芥的粒色主要受一对主效基因控制，同时受修饰基因和环境的影响。黄籽和褐籽杂交F2代粒色与几个品质性状的相关分析，结果证明除含油量与粒色密切相关外，其脂肪酸组分的平均值与种皮颜色也有一定的相关性。