瓜叶菊谷胱甘肽转移酶基因GST的分离及表达分析

 从瓜叶菊中克隆了10个谷胱甘肽转移酶（GST）基因,命名为ScGST1 ~ 10。序列相似性比较与基因表达分析结果显示,ScGST3可能是一个花青素苷转运相关的候选基因。对RT-PCR扩增的ScGST3序列分析发现,其包含一个639 bp的开放阅读框,编码212个氨基酸残基,含有3个外显子和2个内含子,属于phi型GST;氨基酸序列比较分析表明,其与仙客来（Cyclamen persicum）CkmGST3、香石竹（Dianthus caryophyllus）DcGSTF2和矮牵牛（Petunia hybrida）PhAN9等花青素苷转运相关的GST具有较高的相似性;荧光定量PCR分析表明,该基因在含有花青素苷的组织中表达信号较强,在花序发育早期表达丰度最高,花序开放末期表达量下降。据此推测分离得到的ScGST3可能与瓜叶菊中花青素苷的转运与积累相关。     

瓜叶菊的养殖方法

结合实际工作经验,主要介绍瓜叶菊播种繁殖法的特点、技术要点、适宜的生产方式及应用时应注意的问题,可供生产者参考.     

瓜叶菊的栽培

瓜叶菊为多年生菊科草本值物,全株密被柔毛,叶每三片一轮,成三角形,似黄瓜叶片,故名瓜叶菊。具花色艳丽丰富,具有十分少见的蓝色花,且花期长,约有6个月之久,是冬春代表性花卉,也是元旦、春节、“五一”劳动节等节日的理想盆花。     

瓜叶菊的繁殖方法及应用

主要介绍瓜叶菊播种繁殖、扦插繁殖、组织培养（离体快速繁殖）的特点、主要技术要点、适宜的生产方式及应用时应注意的问题,可供生产者参考。     

瓜叶菊组培苗的炼苗和移栽技术

随着瓜叶菊组织培养技术在大规模批量生产上得到广泛的应用,相关的炼苗和移栽技术也将在生产过程中直接影响到经济和社会效益。文章概述瓜叶菊组培苗驯化、移栽准备和移栽管理等关键技术,为完善瓜叶菊组培苗周年工厂化育苗提供依据。     

菊花花青素苷合成关键基因表达与花色表型的关系

 以切花菊（Chrysanthemum × morifolium Ramat.）粉色花品种‘日切桃红’（‘DF-3’）和其白色花突变体（‘MD’）的舌状小花为材料,研究花青素苷生物合成途径6个结构基因和3个调节基因表达对花色表型的影响。HPLC分析结果发现,‘DF-3’舌状花中含有2种矢车菊素苷衍生物cyanidin 3-O- （6"-O-monomalonyl-beta-glucopyranoside）和cyanidin 3-O-（3",6"-O-dimalonyl-beta-glucopyranoside）,而‘MD’舌状花中不含花青素苷。半定量RT-PCR分析结果显示,在‘DF-3’中结构基因CHI、F3H、F3′H的表达模式相似,在LⅠ期（花蕾直径 < 0.5 cm）均已有表达,表达量随着花序发育上升,在HⅡ期（外层舌状花直立,未展开）达到高峰,随后逐渐下降;结构基因CHS、DFR和ANS在蕾期表达弱,在HⅡ期表达量达到高峰,随后逐渐下降;且DFR和ANS只在舌状花中表达。调节基因WD40和bHLH均先于结构基因在LⅢ时期（外层1 ~ 2轮舌状花展开）即有强烈表达;MYB在蕾期无表达,在HⅠ期才开始表达,在HⅢ期达到表达高峰。突变体中结构基因和调节基因在各发育阶段的表达量均比野生型下调,其中F3H和ANS表达极弱,DFR始终没有检测到表达信号,调节基因MYB和WD40的表达量下调,bHLH的表达量非常微弱。这些结果表明,菊花舌状花中矢车菊素苷的积累是CHS、CHI、F3H、F3′H、DFR和ANS等关键结构基因共同表达的结果,突变体中调节基因MYB和bHLH的表达下调可能与其白花形成有密切关系。     

平菇废料基质对瓜叶菊生长发育的影响

用平菇废料和草炭土的不同配比(2∶74、∶56、∶38、∶1),各加1份珍珠岩盆栽瓜叶菊,测定了不同基质配方对瓜叶菊植株形态指标和可溶性糖、可溶性蛋白质、叶绿素含量。结果表明:平菇废料和草炭土之比为4∶5时栽植的瓜叶菊株高、可溶性糖、可溶性蛋白质、叶绿素含量最高,冠径、叶面积、生长指数最大,说明平菇废料和草炭土之比为4∶5的基质更有利于瓜叶菊的生长。     

花青苷成分对瓜叶菊花色的影响

 通过测定不同花色瓜叶菊舌状花花色表型和定性定量分析其花青苷成分组成, 探讨不同瓜叶 菊花色表型与其所含花青素类色素类型之间的关系。采用分光色差计(NF333) 测量了不同花色的色相值。用高效液相色谱-光电二极管阵列检测技术(HPLC - PAD) 和高效液相色谱-电喷雾离子化-质谱联用技术(HPLC - ESI - MS) 分析花瓣中花青苷和黄酮醇的组成及含量。分析表明: 花色表型中亮度和花青苷总量之间存在线性负相关。蓝色和红色瓜叶菊花色分别由飞燕草素苷元(Dp) 和矢车菊素苷元(Cy) 为核心的花青苷决定。粉色瓜叶菊含有Cy和天竺葵素苷元( Pg) 为核心的花青苷。紫色瓜叶菊主要含有Dp和Cy为核心的花青苷。瓜叶菊花色亮度与花青苷含量负相关, 瓜叶菊花红色程度和Cy为核心的花青苷含量正相关。瓜叶菊主要由花青素决定其呈色。     

不同光质对瓜叶菊生长发育的影响

根据瓜叶菊生长发育对光质的反应,设计大棚不同彩色薄膜处理试验,系统研究了不同光质对瓜叶菊生长发育的影响。结果表明;绿膜处理单株开花数最多(16朵/株),蓝膜处理最少(9朵/株);红膜处理瓜叶菊花期最长,达32 d,白膜处理(CK)最短,仅为9 d;红膜处理下的植株总干重最高,达到3.47g/株,紫膜处理最低,为1.37g/株;在营养生长阶段,叶片干物质分配指数以白膜处理CK最高,紫膜处理最低,而在开花阶段以蓝膜处理最高,红膜处理最低;茎干物质分配指数在营养生长阶段以紫膜处理最高(0.48),开花阶段则以黄光最高(0.28),CK最低。花干物质分配指数以红光处理最高(0.53),蓝光最低(0.44)。     

复合基质的理化特性对瓜叶菊育苗的影响

利用美国引进的优良瓜叶菊F1代杂种'小丑'作为试验试材,采用草炭、蛭石、炉渣组成不同配比的复合基质,研究其理化特性及对瓜叶菊穴盘育苗效果的影响.结果表明:不同配比的复合基质对瓜叶菊穴盘育苗效果的影响有显著差异.处理B(草炭∶蛭石=1∶1)的理化性质好,秧苗和花期的综合指标明显好于CK(草炭∶蛭石=2∶1)及其它处理.表现为出苗时间早、秧苗生长健壮、干物质积累快、壮苗指数和生长函数大、叶绿素含量高、根系活力强.处理C(草炭∶蛭石=7∶3)在瓜叶菊的育苗中出现了徒长现象,表现为植株过高、根系活力差.而处理D(草炭∶蛭石∶炉渣=5∶2∶3)在各方面的表现都不理想,育苗效果最差.草炭∶蛭石=1∶1基质配比对瓜叶菊'小丑'育苗效果最好.     

紫色与非紫色芹菜花青素和芹菜素含量及合成基因表达分析

高等植物中花青素合成与芹菜素合成之间存在共同的前体物质。利用非紫色芹菜‘六合黄心芹’和紫色芹菜‘南选六合紫芹’(从‘六合黄心芹’中选择而来)的叶柄为花青素和芹菜素代谢研究材料,利用荧光定量PCR方法检测花青素和芹菜素合成相关基因的表达水平。研究结果表明,‘六合黄心芹’叶柄中未检测到花青素积累,而‘南选六合紫芹’叶柄中的花青素含量呈现较高水平(0.0523 mg·g~(-1)FW)。‘六合黄心芹’叶柄芹菜素含量(0.0172 mg·g~(-1) FW)显著高于‘南选六合紫芹’(0.0124 mg·g~(-1) FW)。荧光定量PCR结果表明,除了AgFNS之外,其余花青素和芹菜素代谢相关基因(AgPAL、AgC4H、AgCHS、AgCHI、AgFNS、AgF3H、AgF3’H、AgDFR、AgANS和Ag3GT)在‘南选六合紫芹’叶柄中的表达量显著或者极显著高于‘六合黄心芹’;黄酮合成酶基因AgFNS在‘六合黄心芹’叶柄中的表达量为‘南选六合紫芹’的11.69倍。     

紫心大白菜花青素积累特性及相关基因表达分析

 利用徒手切片法、pH差计法及实时荧光定量RT-PCR技术,观察和测定紫心大白菜与同源非紫心大白菜[Brassica campestris L. ssp. pekinensis（Lour）Olsson]花青素在叶片中的分布和总含量变化,比较叶片中花青素合成途径关键酶基因及其转录调控因子的表达特点。结果表明,紫心大白菜花青素不均匀分布于叶片中,尤以叶表皮细胞及临近表皮的叶肉细胞内最为丰富,并且内层球叶含量高于外层球叶。紫心大白菜心叶中花青素含量最高为0.79 mg · g^-1 FW,对照09S17混合样的叶片中花青素总含量为0.01 mg · g^-1 FW。荧光定量PCR分析表明,花青素生物合成途径上游关键酶基因CHS、CHI、F3H、F3′H及下游修饰基因UFGT、转运酶基因GST与转录因子MYB0在紫色大白菜心叶中上调表达,下游关键酶基因DFR、ANS、LDOX与转录因子MYB2、MYB4、MYB12和MYB111的表达在整个紫心大白菜中大幅上调,推测这可能是紫心大白菜花青素积累的重要原因,其中MYB2和MYB4可能起主要作用。     

观赏向日葵花青素苷合成途径同源基因的克隆与表达

 根据已发布基因的保守区域设计引物,从观赏向日葵（Helianthus annuus L.）舌状花中克隆到花青素苷生物合成途径中PAL、CHS、CHI、F3'H、DFR和ANS等6个结构基因的保守序列。序列分析表明6个结构基因与其它植物来源的花青素苷生物合成相关基因均具有较高的同源性,分别为95%～97%、83%～99%、64%～80%、80%～82%、64%～85%和87%～89%。系统进化分析表明6个结构基因的系统进化基本上符合植物分类学分类。半定量RT-PCR分析,表明除CHS基因在管状花中未表达外,6个基因在舌状花、管状花、花蕾、叶片、茎皮中均有表达;大部分基因在花开放初期和盛期的表达较高,而花完全开放后,所有基因的表达量降低;观赏向日葵花青素苷合成相关基因的表达量在紫红色花瓣中高于红褐色,深色花瓣高于混杂色花瓣。     

风信子花瓣花色苷组成分析

以12个风信子(Hyacinthus orientalis L.)品种为研究材料,采用英国皇家园艺学会比色卡进行花色描述,利用特征颜色反应确定色素类型,利用UPLC-PAD结合UPLC-Q-TOF-MS技术分析花色苷种类及含量。结果表明,12个品种花瓣中均不含有色的类胡萝卜素,除‘City of Haarlem’和‘Aiolos’以外,均含花色苷。10个含花色苷的品种中,‘Woodstock’花瓣中花色苷含量最高,‘Jan Bos’、‘上农早粉’、‘上农紫红’次之。在这些品种花瓣中共检测到9种花色苷成分,通过与已有文献比对,推定其成分为:天竺葵素3–O–葡萄糖苷、天竺葵素3–O–葡萄糖苷5–O–丙二酰葡萄糖苷、矢车菊素3–O–香豆酰葡萄糖苷–5–O–葡萄糖苷、天竺葵素3–O–香豆酰葡萄糖苷–5–O–葡萄糖苷、天竺葵素3–O–香豆酰葡萄糖苷–5–O–乙酰葡萄糖苷、矢车菊素3–O–香豆酰葡萄糖苷–5–O–丙二酰葡萄糖苷、天竺葵素3–O–香豆酰葡萄糖苷–5–O–丙二酰葡萄糖苷、天竺葵素3–O–阿魏酰葡萄糖苷–5–O–丙二酰葡萄糖苷和天竺葵素3–O–咖啡酰葡萄糖苷–5–O–丙二酰葡萄糖苷。‘上农早粉’、‘上农中粉’、‘Gipsy Queen’、‘Marconi’等品种花瓣中仅含天竺葵素花色苷衍生物,其它6个品种则含天竺葵素和矢车菊素的花色苷衍生物,以天竺葵素为主。‘上农早粉’、‘上农中粉’、‘Gipsy Queen’、‘Jan Bos’、‘Marconi’和‘Lady Derby’花瓣花色苷以天竺葵素3–O–香豆酰葡萄糖苷–5–O–丙二酰葡萄糖苷为主;‘Anna Lisa’、‘Woodstock’花瓣花色苷以天竺葵素3–O–香豆酰葡萄糖苷–5–O–乙酰葡萄糖苷为主;‘上农紫红’和‘Sky Line’花瓣花色苷分别以矢车菊素3–O–香豆酰葡萄糖苷–5–O–丙二酰葡萄糖苷以及天竺葵素3–O–香豆酰葡萄糖苷–5–O–葡萄糖苷为主。     

猕猴桃花青素合成途径基因AcCHS 和AcLDOX的克隆与表达分析

 根据物种水平上蛋白保守序列设计特异引物,扩增获得‘红阳’猕猴桃花青素合成途径中查尔酮合成酶（chalcone synthase,CHS）和无色花青素双加氧酶（leucoanthocyanidin dioxygenase,LDOX）基因的特异片段,用RACE（rapid-amplification of cDNA ends）技术克隆出这两个基因的cDNA全长,长度分别为1501 bp（AcCHS）和1381 bp（AcLDOX）,分别编码389个和355个氨基酸。通过比对发现AcCHS与棉花（Gossypium hirsutum）、山茶（Camellia japonica）和黄蜀魁（Abelmoschus manihot）的CHS序列相似性较高,达到95%,与葡萄（Vitis vinifera）和苹果（Malus × domestica）的相似性分别为94%和93%;AcLDOX与山葡萄（Vitis amurensis）和葡葡的相似性分别高达94%和93%。用实时荧光定量PCR分析AcCHS和AcLDOX在‘红阳’（红肉）、‘金魁’（绿肉）和‘金农’（黄肉）3种不同果肉颜色的猕猴桃内果皮中的表达,发现AcCHS的表达量在‘红阳’果实转色期（花后65 d）较高,而在‘金农’开花后表达量呈持续下降趋势;AcLDOX在‘红阳’果实发育早期呈上升趋势,花后65 d后迅速下降,在‘金魁’果实发育后期呈明显上升趋势,在‘金农’开花后呈持续下降趋势。     

血红素加氧酶–1促进萝卜芽苗菜下胚轴花青苷积累

以萝卜（Raphanus sativus L.）芽苗菜为材料,在白光下外源添加与血红素加氧酶–1（HO-1）相关的试剂为处理,以加水为对照,探究HO-1对花青苷合成的影响。结果表明,各个处理均不影响芽苗的鲜质量。与对照相比,添加HO-1诱导剂（Hemin）后下胚轴中花青苷含量显著升高,HO-1抑制剂（ZnPP）及血红素降解产物（BR、CO、Fe2+）处理下花青苷含量均有所下降,其中抑制剂ZnPP处理后下降最多;经诱导剂Hemin处理后HO-1及花青苷合成途径中的调控基因PAP1和关键结构基因PAL、CHS、CHI、F3H、DFR的表达量以及PAL酶活性与对照相比都有显著提高。由此表明,血红素加氧酶–1（HO-1）通过上调花青苷合成途径关键基因表达量促进花青苷积累。     

花青苷生物合成转录调控研究进展

 花青苷生物合成由一系列结构基因编码的酶催化完成,而结构基因的表达受MYB、bHLH 和WD40 这3 类转录因子组成的MBW（MYB-bHLH-WD40）转录复合体的协同调控。花青苷合成的转 录调控研究最先在30 多年前见于玉米、拟南芥和矮牵牛等模式植物,近年来在肉质果实上也取得了重要 进展。在介绍果实花青苷的种类、分布与功能的基础上,回顾了MYB、bHLH、WD40 这3 类转录因子 的基本特性及其在花青苷合成调控中的作用,进而就MBW 转录复合体协同调控果实花青苷生物合成的 机制研究的近年进展进行了综述。