F3＇5＇H基因与蓝色花的形成

类黄酮-3’，5‘-羟基化酶(F3‘5‘H)是合成蓝色花色素的关键酶，近十多年一直都是蓝色花分子育种领域的研究热点之一。目前已从13种植物中分离到了F3‘5‘H基因。本文通过对F3‘5‘H基因已知氨基酸序列进行分析，列出了F3‘5‘H的功能基序；构建的系统进化树系图体现了各科属间的亲缘关系与进化差异；研究结果表明：不同物种F3‘5‘H基因的时空表达特性不同，与表达部位的发育进程和着色模式有关；作者还从底物特异性和遗传转化两个方面分析了该基因功能研究的进展。     

芒果(Mangifera indica)黄烷酮3-羟化酶基因的克隆及其表达分析

色素苷的合成是红色芒果果实着色的主要代谢途径,黄烷酮3-羟化酶(F3H)基因是花色素代谢途径上的关键酶,属于依赖型2-酮戊二酸的双加氧酶(2-ODD)家族,反应需要2-酮戊二酸、分子氧、铁和抗坏血酸,作用是催化柚皮素C3位羟基化,生成二氢山奈素(dhiydorkaempeforl,DHK)。本研究根据已经报道的F3H基因的序列设计兼并引物,采用RACE方法从芒果的果实中,克隆得到了一个F3H基因,其全长cDNA序列为1 182 bp,开放阅读框为1 092 bp,编码363个氨基酸,分子重量为40.82 k D,等电点为4.88。通过在线软件对其二级结构和三级结构进行了预测。对不同着色芒果品种中的F3H基因的表达进行分析发现:红色的贵妃品种中表达量较高,而绿色的桂七品种中表达量较低。通过系统进化树分析发现芒果中黄烷酮3-羟化酶(F3H)基因编码的蛋白与荔枝、可可、柚子等植物的亲缘关系比较近。     

FaRALF1基因调控‘红颜’草莓果实成熟的功能分析

多肽信号广泛存在于高等植物体内,并对植物的生长发育和果实成熟起重要的调控作用,为探究多肽信号调控植物果实成熟机制,本研究以八倍体‘红颜’草莓(Fragaria×ananassa ’Benihoppe’)为试验材料,通过生物信息学技术在草莓全基因组中鉴定出一类植物多肽信号家族RALF(Rapid alkalinization factors),并根据染色体上的定位命名将其为FaRALF1-FaRALF9,通过分析FaRALFs基因家族成员在草莓果实不同发育时期的表达差异,以及其对脱落酸(ABA)、生长素(IAA)、油菜素内酯(BR)、蔗糖处理(Suc)的响应特征分析,初步推测家族成员FaRALF1可能参与调控草莓果实成熟。通过构建FaRALF1基因的超表达FaRALF1-OE(Over Expression)和RNA干扰FaRALF1-RNAi(RNA interference)载体瞬时侵染大绿时期的草莓果实,通过体视荧光显微镜观察侵染5 d后草莓果实的荧光标签和成熟表型,并通过RT-qPCR(Quantitative real-time PCR)分析基因表达量,其中FaRALF1-OE...     

‘胎里红’枣果皮花青素合成酶ZjANS基因克隆及表达分析

为了研究枣果实发育过程中花青苷的积累和相关基因的表达模式,以紫色枣品种‘胎里红’为研究材料,利用枣基因组数据克隆获得两条ANS基因全长序列,将其命名为ZjANS1和ZjANS2。其开放阅读框分别为888和648 bp,分别编码295和215个氨基酸。蛋白多序列比对和进化树分析表明,ZjANS1和ZjANS2具有典型的2OG-Fe(II)-Oxy保守结构域。蛋白互作预测发现,含有LDOX/ANS结构域的蛋白主要与MYB113及DFR、UF3GT、F3H、TT8等存在互作关系。ZjANS1和ZjANS2与甜橙CsANS蛋白序列聚为一支,亲缘关系较近。亚细胞定位分析发现,ZjANS1和ZjANS2的功能结构域均定位在内质网上。RT-qPCR结果表明,ZjANS1和ZjANS2在不同组织中均有表达,但表达存在差异。ZjANS1在茎、芽和幼果中表达量较高,在成熟叶中最低,而ZjANS2在茎中表达量相对较高,在其他组织中较低。花青苷含量测定结果表明‘,胎里红’果实发育前期总花青苷和各花青苷组分的含量较高,后期花青苷含量较少。此外,将花青苷合成相关结构基因表达模式和与总花青苷含量进行关联分析,结果表...     

华北紫丁香黄烷酮3-羟化酶基因克隆及表达分析

黄烷酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)作为黄酮类化合物合成早期的一个关键酶,在花色素合成途径中起重要作用。本研究依托华北紫丁香花序转录组高通量测序数据,结合RACE技术克隆出SoF3H基因,并对SoF3H基因进行生物信息学分析,同时采用实时荧光定量PCR技术分析了该基因的组织表达模式。结果表明,SoF3H基因的c DNA序列全长为1 101 bp,编码366个氨基酸残基;该基因的g DNA序列无内含子;SoF3H基因的组织特异性表达分析表明该基因在花中表达量最大,且在花蕾期表达量最高。本研究将为深入研究华北紫丁香黄烷酮3-羟化酶(SoF3H)在花色素代谢途径中的表达特性提供参考依据。     

绣球花花色相关基因HmF3H的克隆及其表达分析

花色是植物重要的观赏性状之一,而黄烷酮羟化酶是植物花色素物质积累的关键酶,对植物花色差异具有重要影响。本研究利用PCR技术从盛花期蓝色花绣球品种‘无尽夏’不孕花中克隆获得了Hm F3H基因的全长序列,该基因的ORF序列长度为1 095 bp,编码364个氨基酸,编码蛋白的理论分子量为41.08 k D,理论等电点为5.48,为亲水性蛋白,该蛋白属于PLNO2515超家族成员,具有2-酮戊二酸双加氧酶结构域。系统进化树分析表明,该蛋白与咖啡树和佛手瓜的亲缘关系最近。实时定量PCR分析表明,Hm F3H基因在绣球花不同组织器官中均有表达,红色绣球品种‘粉黛’盛花期不孕花比蓝色绣球品种‘无尽夏’盛花期不孕花中表达量高,说明Hm F3H基因对绣球花花色差异形成具有一定影响。本研究获得了绣球花Hm F3H基因序列及其表达情况,为探讨绣球花品种花色差异形成机制具有一定指导意义。     

彩色马铃薯二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因的克隆及生物信息学分析

花色素苷是影响花色的主要色素,二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因是花色素苷合成的关键酶基因.本研究以云南地方彩色马铃薯品种‘剑川红’和‘转心乌’,外引品种‘黑美人’为实验材料,通过RT-PCR方法从其块茎表皮中克隆到DFR基因的完整cDNA序列,并进行了生物信息学分析.分析结果显示供试的三个彩色马铃薯的DFR基因编码3...     

森林草莓FvWRKY46基因的克隆及表达分析

WRKY转录因子在调控植物生长发育方面有重要作用,但是对于其参与草莓果实品质的影响尚不明确。本研究以森林草莓‘Hawaii4’为材料,克隆转录因子Fv WRKY46并进行生物信息学分析,利用烟草叶片瞬时转化法对FvWRKY46进行亚细胞定位,用RT-qPCR分析FvWRKY46在草莓不同时期和不同组织中的相对表达量。结果表明：FvWRKY46基因全长1 107 bp,共编码368个氨基酸,从森林草莓‘Hawaii4’中克隆到FvWRKY46基因,进行亚细胞定位得知FvWRKY46分布在细胞核中。RT-qPCR分析结果显示FvWRKY46在植物体内各个器官组织均有表达,但在果实中表达量最高,且表达量随着时间的延长在果实成熟期达到最大值。本研究表明,FvWRKY46基因可能参与调控草莓果实成熟的过程。     

草莓FaMYB10蛋白互作验证及启动子克隆

本研究旨在探究光信号如何调控草莓花青素苷合成的分子机制,利用同源克隆法从3个不同颜色的草莓品种(‘红颜’,‘桃熏’,‘白雪公主’)中分离得到FaMYB10基因及其启动子序列,采用酵母双杂交系统验证FaMYB10的转录激活能力及其与FaCOP1的蛋白互作关系,利用红颜草莓FaMYB10基因的启动子序列构建酵母单杂交诱饵载体pHIS2-ProFaMYB10,并验证其在酵母Y187中的自激活现象。结果表明,经测序显示3个不同颜色的草莓品种FaMYB10基因的CDS区域序列完全一致为702 bp,但是在启动子区域存在不同差异。酵母双杂交实验表明Fa MYB10在Y2HGold中存在转录激活能力,FaMYB10同FaCOP1存在蛋白质与蛋白质互作关系。在Y187宿主内,发现当3-AT浓度达到60 mmol/L无法抑制FaMYB10基因启动子带来的自激活现象。本研究结果为理解草莓通过光信号传导调控下游FaMYB10,进而影响花青素苷合成的分子机制提供一定理论参考。     

马铃薯块茎花色素苷合成相关R2R3 MYB蛋白基因的克隆和功能 分析

植物花色素苷的合成代谢受转录因子的调控, 其中R2R3 MYB为最主要的转录调控因子。本研究以彩色四倍体马铃薯为试材, 克隆了R2R3 MYB基因家族里调控马铃薯块茎花色素苷合成R2R3 MYB-StAN1的3个同源基因, 并利用生物信息学分析、稳定烟草遗传转化、qPCR等方法对这3个同源基因的结构和功能进行分析和鉴定, 结果表明, 这3个同源基因均含有R2和R3保守结构域, 其主要差别在于C端由10个氨基酸序列组成的重复结构(R)数目不同, 根据R数目将其分别命名为StAN1-R0、StAN1-R1和StAN1-R3, 其蛋白分子量分别为28 047.91、29 458.35和31 527.60 Da, 等电点(pI)分别为6.14、6.90和8.39, 均为亲水蛋白。通过转化烟草发现, 转入StAN1-R0、StAN1-R1和StAN1-R3后, 烟草叶片叶色变化明显, 其中转StAN1-R1烟草叶色呈深红色, 其叶片花色素苷含量最高。进一步利用qPCR分析表明, 外源StAN1使烟草叶片花色素苷合成代谢途径的关键基因(NtCHS、NtCHI、NtF3H、NtF3’H、NtDFR、NtANS、NtUFGT)上调表达, 同时烟草内源NtbHLH基因的表达显著上升; StAN1-R1可以高效地调控烟草内源NtbHLH基因和结构基因NtDFR和NtANS的表达。结果表明, StAN1的3个同源蛋白均可以调控花色素苷的合成, 而只含一个重复序列R的StAN1调控花色素苷合成的能力最强。     

花色研究基因新资源:瓜叶菊蓝色花形成相关基因PCFH

花色素苷代谢途径中关键酶基因的研究一直是花色分子育种工作的主要研究对象,其中F3’5’基因是蓝色花卉育种的研究热点。本研究利用PCR—RACE技术从瓜叶菊中克隆到了F3’5’H同源基因PCFH(GenBank登录号：AY791885),为新异花色的分子育种工作提供了新的基因资源。     

不同品种甜樱桃花色苷的积累及PacMYBA表达分析

针对果实成熟时表现不同颜色的甜樱桃品种(黄色品种‘佐藤锦’,红色品种‘拉宾斯’),采用高效液相法测定分析其果实生长中花色苷主要成分及含量,采用RT-PCR克隆‘佐藤锦’的一个MYB基因,同时利用荧光定量PCR分析Pac MYBA基因在两个品种甜樱桃果实生长过程中的表达情况。结果表明,‘拉宾斯’果实转色后花色苷的积累上升趋势明显,成熟后花色苷含量高且组分由单一的一种逐渐丰富为3种;‘佐藤锦’果实转色后花色苷含量有所增加但增加幅度不大,且花色苷组分单一;二者在转色后Pac MYBA的相对表达上升趋势明显,成熟时‘拉宾斯’Pac MYBA的相对表达远高于‘佐藤锦’。本研究对解释甜樱桃果实生长过程中色泽变化及推测Pac MYBA对甜樱桃果实花色苷起正调控作用提供理论基础。     

擎天凤梨花色素合成关键基因CHS、F3'H和DFR的克隆及表达分析

擎天凤梨‘Ostsra’是一种观赏红色苞片为主的高档盆栽花卉。一般认为植物苞片的呈色物质除叶绿素外多来源于花色素,而CHS、F3'H和DFR是在花色素的合成过程中的关键酶。本研究采用采用简并引物及同源克隆法获得了881 bp的CHS基因,编码276个氨基酸的序列,GenBank登录号为KX364270;采用cDNA全长文库构建、EST批量测序及目标单克隆序列测通法,获得了F3'H和DFR基因。F3'H基因长1 176 bp,可编码325个氨基酸序列,GenBank登录号为KX364271;DFR基因长1 209 bp,可编码167个氨基酸的序列,GenBank登录号为KX364272。采用实时定量PCR法检测CHS、F3'H和DFR在‘Ostsra’苞片呈色过程中的表达变化,结果表明,3个基因在苞片变色过程中(绿苞-半红苞-全红苞)都呈现出递增的趋势,即随着苞片颜色的变深,3基因的表达量逐渐增加,全红状态时,表达量最高,而作为对照的绿叶,表达水平都是最低的。     

沙棘果实发育阶段苹果酸代谢关键基因的表达分析

为探讨沙棘果实苹果酸积累与相关基因表达间的关系,以偏低酸品种‘橙色’和偏高酸品种‘芬兰’不同发育期(D1～D5期)的果实为试材,测定可溶性固形物和苹果酸含量,采用实时荧光定量PCR分析苹果酸代谢关键基因的表达模式。结果表明,第一,可溶性固形物含量在果实发育过程中呈上升趋势,成熟时(D5期)最高,‘橙色’比‘芬兰’高;苹果酸含量的变化与之相反,果实发育阶段呈下降趋势,成熟时最低,‘橙色’比‘芬兰’低。第二,果实发育过程中,与苹果酸合成相关的PEPC基因表达水平呈下降趋势,且在成熟期(D4～D5期)‘橙色’比‘芬兰’下降迅速;cytMDH基因在‘芬兰’果实的表达整体上呈先升后降趋势,转色期(D3期)为转折点,在‘橙色’各时期的表达水平变化较小。第三,NADP-ME基因在整个果实发育阶段的表达呈上升趋势,‘橙色’比‘芬兰’明显;PEPCK基因的表达在两个品种间存在显著差异,在‘芬兰’中的表达水平变化较小;在‘橙色’中呈现升-降-升-降的趋势,转色期后迅速表达至峰值,与NADP-ME共同作用促进苹果酸在成熟期含量迅速降低,可溶性固形物含量迅速提高。本研究结果为进一步深入探讨沙棘苹果酸代谢调控基因的功能及表达提供科学依据。     

甜瓜ACS基因家族表达与相关基因的定点编辑分析

果实软化是甜瓜果实储藏和保鲜的瓶颈,乙烯与果实软化密切相关,而ACS基因是合成乙烯的关键限速酶。本研究在果实呼吸跃变型‘T4’和非呼吸跃变型‘T5’品种中,分析了11个甜瓜ACS基因家族成员的表达模式,获得了果实发育不同阶段差异ACS基因,并对其进行了CRISPR/Cas9遗传转化。结果表明,甜瓜ACS基因家族成员在受试甜瓜品种中具有不同的组织表达模式,在发育的果实中,CmACS1、CmACS2和CmACS5主要在果实成熟和软化过程中高表达;CmACS3、CmACS7、CmACS13、CmACS14和CmACS15表达量低;CmACS5在果实成熟期40 d高表达;CmACS10在两个品种果实发育过程中变化趋势相同;CmACS12在两个品种果实发育过程中变化趋势相反;CmACS2在‘T4’整个果实发育期高表达。结合软肉甜瓜‘老汉瓜’和硬肉甜瓜‘皇后’在果实发育过程中的定量分析表明,不同呼吸跃变类型甜瓜在果实成熟过程中ACS的作用基因和基因表达量均差异显著。此外,通过构建以CmACS1、CmACS2、CmACS5为靶标基因的CRISPR/Cas9基因编辑载体,采用子房注射法转化甜瓜,其中C...     

“小白”草莓的“红火”致富路

<正>众所周知,一般的草莓常见品种有"红颜""章姬"等。记忆中,这些草莓品种虽多,但无一例外都是红艳艳的果实。在江苏省如东经济开发区金凤村6组,掩映在丛丛的绿叶之中,垂下枝头的草莓半白半粉红,村民丁宏元告诉笔者,这种"颜值"颇高的草莓还有个好听的名字——"小白"。新品草莓有颜有"内涵""这是‘章姬’和‘红颜’的杂交品种,‘红颜’就是我们常说的奶油草莓,‘章姬’果实长圆锥形,口感软糯。"丁宏     

F3′5′H基因与蓝色花的形成

类黄酮-3’,5’-羟基化酶(F3'5'H)是合成蓝色花色素的关键酶,近十多年一直都是蓝色花分子育种领域的研究热点之一。目前已从13种植物中分离到了F3'5'H基因。本文通过对F3'5'H基因已知氨基酸序列进行分析,列出了F3'5'H的功能基序;构建的系统进化树系图体现了各科属间的亲缘关系与进化差异;研究结果表明:不同物种F3'5'H基因的时空表达特性不同,与表达部位的发育进程和着色模式有关;作者还从底物特异性和遗传转化两个方面分析了该基因功能研究的进展。     

草莓PIF3基因的克隆及表达分析

光敏色素互作因子(phytochrome-interacting factors, PIFs)是一类bHLH转录因子。为探究其基因功能,本研究根据预测的栽培草莓(Fragaria×ananassa) PIF3序列设计引物,从‘红颜’(cv.Benihoppe)草莓中克隆得到FaPIF3的编码区及启动子区序列,其开放阅读框(ORF)长度为2 121 bp,编码706个氨基酸残基。生物信息学预测表明,FaPIF3具有HLH家族保守结构域,而无跨膜结构域和信号肽;系统进化树显示,该蛋白与蔷薇科植物具有很近的亲缘关系。通过获得的2 652 bp的启动子区序列进行启动子元件预测,发现FaPIF3具有大量的光响应元件。半定量PCR显示,FaPIF3在草莓果实成熟期间表达量稳定,在花和嫩叶中表达量较高。亚细胞定位结果证实,Fa PIF3位于细胞核内。     

草莓FvARF2的克隆、组织表达分析及对外源激素的响应

ARFs家族基因广泛参与植物生长发育的调控过程。为了研究草莓生长素响应因子FvARF2在草莓生长发育过程中的功能,以‘丰香’草莓为实验材料,利用RT-PCR技术克隆草莓FvARF2基因,对其序列特征进行生物信息学分析,并利用Real-time PCR技术分析了Fv ARF2在草莓不同组织(包括根,茎,叶,花,绿果, 1/2红果及红熟果)及外源激素生长素(IAA)、乙烯利(C2H4)、脱落酸(ABA)处理下的表达模式。结果表明,Fv ARF2基因开放阅读框为2 469 bp,编码822个氨基酸;预测其分子量和等电点分别为91.1 kD和6.11,具有保守的B3 DNA结合结构域和生长素响应因子保守结构域;该基因启动子区含有生长素、ABA、茉莉酸甲酯及胁迫相关的顺式作用元件。进化分析表明FvARF2与甜樱桃ARF2B基因亲缘关系最近;Real-time PCR结果表明,FvARF2基因表达量存在组织表达差异,且对外源IAA、ABA和乙烯有显著性应答反应,说明该基因可能参与了生长素、ABA和乙烯调控草莓发育的信号转导过程。本研究为后继研究草莓FvARF2的功能和作用机制作为参考依据。     

红掌‘Arizona’佛焰苞颜色部分突变的原因初探

本研究以红掌红色品种‘Arizona’的一个有一半面积发生颜色由深红色突变为橙红色的佛焰苞为材料,将突变部位与正常部位对比,利用英国皇家园艺学会比色卡(RHSCC)和分光色差计比较了颜色差异,采用高效液相色谱(HPLC)分析了类黄酮色素的组成和含量变化,并通过实时荧光定量PCR分析了花青素合成途径关键酶基因的相对表达量变化。结果显示:与正常部位相比,突变部位的颜色变浅,彩度提高,偏向橙-红色;花青素苷组成由3个变为2个,以天竺葵素3-芸香糖苷为主(相对含量96.31%),未检测到芍药花素3-芸香糖苷,总花青素苷含量明显降低;黄酮苷和黄酮醇苷的组成未见变化,但总含量有所下降;关键酶基因除CHS略有上调外,F3H、DFR、ANS和F3'H表达量均发生不同程度的下调,其中ANS表达下调幅度最大,不到正常部位的1/7。研究结果表明‘Arizona’佛焰苞颜色突变是由于花青素合成关键酶基因表达量下调,使花青素苷组成发生变化,总含量降低,进而引起颜色变化。研究结果可为阐明红掌佛焰苞颜色调控的分子机制以及利用基因工程技术改良红掌佛焰苞颜色提供依据。