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。     

瓜叶菊花青素合成关键结构基因的分离及表达分析

 本文通过RT-PCR的方法分离了花青素合成途径上的关键结构基因片段：CHS、CHI、F3H、F3'H和DFR。在白色系、红色系、紫色系和蓝色系瓜叶菊舌状花中,采用半定量RT-PCR的方法分析CHS、CHI、F3H、F3'H、DFR、F3'5'H、3MaT这7个结构基因在花不同发育阶段的表达模式。结果表明：在白色花中,不存在CHS的表达;在红色花中,检测到F3'H基因的高丰度表达,但没有检测到F3'5'H的转录本;在蓝色花中,没有F3'H表达的信号,但在花序开放的第Ⅰ阶段有较强的F3'5'H的表达信号;而在紫色花中,可以同时检测到F3'H和F3'5'H的转录本。此外,瓜叶菊花青素合成相关结构基因在花序开放初期高丰度表达,随后逐渐降低,在第Ⅳ阶段表达量再次出现升高现象,而在花序开放末期表达量极低或没有表达信号。     

光和糖对非洲菊花色素苷积累及CHS、DFR 基因表达的影响

 探讨了光和糖对非洲菊(Gerbera hybrida) 花序最外轮舌状花( ray floret) 花瓣着色的影响。P2期花序和舌状花先在含有3%蔗糖和无蔗糖的固体培养基(8 g·L^-1琼脂) 上进行3 d暗培养, 光照处理不同时间后, 继续暗培养, 第9 天取样, 采用分光光度计法测定舌状花花瓣花色素苷积累; 照光后立即取样, 以Northern-blot检测CHS、DFR基因表达的变化。研究结果表明, 短暂光照提高花色素苷积累; 光照明显诱导CHS、DFR基因表达, 光照时间越长, 基因表达水平也越高。暗培养7 d和9 d, 光诱导基因表达效应明显减弱。培养基中含有蔗糖时, 光强烈诱导花色素苷积累和CHS、DFR基因表达。     

红仁核桃自然杂交后代不同表型叶片差异表达CHS基因的鉴定及生物信息学分析

[目的]查尔酮合成酶(CHS)是植物黄酮类化合物合成途径中的第一个关键酶,探究关键CHS基因在红仁核桃花青苷生物合成过程中的功能,为探明红仁核桃花青苷合成的分子机制提供理论基础.[方法]以红仁核桃自然杂交后代不同表型(红叶和绿叶)株系3个发育时期的叶片为试材,观察颜色表型变化并测定其花青素含量,进一步通过转录组测序结果...     

牡丹查耳酮合酶基因Ps-CHS1的克隆及其组织特异性表达

以牡丹（Paeonia suffruticosa）品种‘彩绘’为试材,采用RT-PCR和RACE方法从花瓣中获得了一个牡丹查耳酮合酶（chalcone synthase,CHS）基因cDNA全长,命名为Ps-CHS1,GenBank登录号为GQ483511。序列分析结果表明,Ps-CHS1全长1 475 bp,包含82 bp的5′非编码区、208 bp的3′非编码区和一个长度为1 185 bp编码394个氨基酸的开放阅读框。氨基酸序列分析显示该基因编码的蛋白具有CHS家族保守存在的所有功能活性位点和特征多肽序列。序列比对和系统进化分析表明,Ps-CHS1与杨柳科、锦葵科、蔷薇科等植物的CHS亲缘关系较近,相似性达90%以上。相对荧光定量PCR分析表明,Ps-CHS1在花瓣中的表达量最高,其次是萼片,再次是叶片和雄蕊,在心皮中表达量最低。     

查尔酮合酶基因对桃果实花色苷代谢的影响

从桃（Prunus persica）果皮中克隆了493 bp的查耳酮合酶（Chalcone Synthase,CHS）基因片段,利用病毒诱导的基因沉默技术（VIGS）构建干扰载体TRV-LIC-CHSi,通过农杆菌渗入法沉默目的基因CHS的表达,从而研究CHS在桃果实花色苷代谢途径中的功能。干扰CHS基因的表达后,CHS的表达量降低88.8%,果皮中花青素糖苷含量下降87%,槲皮素糖苷含量下降35%,绿原酸含量升高57%,原花青素含量、儿茶素含量和山奈酚糖苷含量无显著变化。研究结果表明,沉默CHS基因,会使整个花色苷代谢途径转向绿原酸及其复合物方向。CHS基因调控着类黄酮类物质的代谢方向,是花色苷代谢途径中的重要基因。     

茄子查尔酮合酶基因的克隆与生物信息学分析

以“杭茄1号”紫茄子苗为试材，采用RT-PCR方法克隆CHS基因，利用DNAMAN、MEGA 7.0.26及一些在线网站研究了CHS基因所编码蛋白的结构与功能，以期为研究查尔酮合酶CHS基因在茄子的生长发育中的意义及植物类黄酮的生物合成及其分子机制提供参考依据，同时丰富了双子叶植物CHS超家族的相关研究。结果表明：获得CHS基因全长为1 170 bp,预测该基因编码的蛋白很有可能定位于细胞质中。系统进化分析表明，紫茄子与番茄、芒果、咖啡、短茄在同一个分支，亲缘关系最近，均属于茄科植物。     

中国水仙R2R3-MYB基因NtMYB5的克隆和功能研究

为研究中国水仙（Narcissus tazetta var. chinensis）中类黄酮代谢途径的调控网络,从其转录组中筛选出1条R2R3-MYB基因并从花瓣cDNA中克隆其编码区全长序列,命名为NtMYB5。NtMYB5开放阅读框为681 bp,编码226个氨基酸。蛋白多重序列比对分析发现NtMYB5含有R2和R3结构域以及1个pdLNLD/ELxiG/S氨基酸基序;系统进化树分析表明,NtMYB5与花青素合成抑制因子亲缘关系最近;通过对NtMYB5在中国水仙中的表达检测发现,其表达量在花器官中较高,且随花开放逐渐上升;在烟草瞬时表达中,NtMYB5显著抑制花青素合成促进因子StMYB的效果;转NtMYB5烟草花瓣颜色变浅,qPCR检测表明NtMYB5抑制类黄酮代谢途径大部分结构基因表达。NtMYB5为中国水仙中花青素合成抑制因子。     

托桂型菊花花器性状杂种优势与混合遗传分析

以托桂型菊花品种‘QX-053’为母本,非托桂型菊花品种‘南农惊艳’为父本配制组合,调查F1代10个花器性状在2012和2013年的表型,运用单个分离世代的主基因 + 多基因混合遗传模型进行花器性状遗传分析。结果表明：10个花器性状均存在一定的杂种优势,除花径、舌状花数、舌状花长和管状花宽外,心花直径、舌状花宽、管状花数、管状花长、最深齿裂长和花柱长等6个性状的中亲优势值均达极显著水平。10个花器性状中,花径、心花直径、舌状花长、舌状花宽、管状花数、管状花长和花柱长均符合A-0模型,即无主基因控制,可能受环境影响比较大的多基因控制;而舌状花数、管状花宽、最深齿裂长符合B-1模型,即表现为加性-显性-上位性的两对主基因控制,主基因遗传率分别为93.85%、42.86%和52.00%。     

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。     

菊花‘绿叮当’与毛华菊杂交后代花部性状杂种优势与混合遗传分析

菊花绿色品种相对稀少,育种难度较大,遗传机制报道较少。以舌状花绿色、平瓣的栽培菊(Chrysanthemum×morifolium)‘绿叮当’为母本,与舌状花白色、平瓣的野生种毛华菊(C.vestitum)进行杂交,将其秋季开花的453株后代作为遗传群体,选取舌状花的色相角h值和色相a*值、舌状花瓣数和花序直径这4个性状进行杂种优势分析和主基因+多基因混合遗传分析。结果表明:(1)这些性状呈连续变化,有极显著的中亲杂种优势,舌状花的色相角和花序直径有极显著的超亲优势;(2)色相角h值、色相a*值和舌状花瓣数均由两对加性—显性—上位性主基因控制,其主基因遗传率分别为38.74%、90.34%和76.20%;花序直径由一对加性—显性主基因控制,其主基因遗传率为41.20%。此外,杂交后代舌状花大多为平瓣,与双亲一致,少量个体出现管瓣与匙瓣。舌状花的色相角h值、舌状花瓣数及花序直径都分别与舌状花色相a*值显著相关。由此可见,在这个绿色菊花品种与野生近缘种杂交的拟测交F2代群体中,舌状花的色相a*值主基因遗传率高,并与其他花部性状显著相关。     

小菊花器若干性状在F1代的表现

 以‘水晶白’、‘晚霞’等30个小菊品种为亲本，配制成28个杂交组合，对杂交后代的花器性状进行统计分析。结果发现，红色遗传能力大于黄色，且表现出较强的偏母性遗传特点，而原始色黄色和白色没有明显的偏母性遗传，以白色系品种作母本后代会出现许多亲本不具有的花色；杂交后代的舌状花数目、筒状花数目和花序直径与双亲比较，F，代表现出明显的遗传优势，杂种总平均舌状花数目、筒状花数目和花序直径分别相当于亲中值的122.6% 、128.7%、124.7% ，随着母本舌状花数目和筒状花数目的增大，杂种平均舌状花数目、筒状花数目和花序直径的增加幅度变缓，甚至出现衰弱的趋势，但花序直径除外。在花型上，平盘型的遗传能力比单窄瓣型的强。     

菊花花瓣伸长相关基因CmXTHs的克隆与功能验证

从杭白菊(Chrysanthemum morifolium‘Hangbaiju’)中克隆了4个细胞壁松弛和伸展相关的木葡聚糖内转糖苷酶/水解酶基因,分别命名为CmXTH1、CmXTH2、CmXTH3和CmXTH4,序列分析表明其编码的氨基酸序列N端都含有23~30个氨基酸组成的信号肽区域和保守的催化活性位点DE(I/L)DEFLG以及紧邻的N(R/A)T组成的N端糖基化位点,CmXTH1/2/3的C端均含有4个保守的半胱氨酸残基,CmXTH1/2/3/4蛋白的相似度为66.2%。系统进化分析结果表明,CmXTH1/2/3属于XTH家族Ⅰ组,CmXTH4属于Ⅱ组。实时荧光定量结果表明:(1)菊花CmXTH1/2/3/4在根、茎、叶和花蕾中均有表达。CmXTH1在根中表达量较高,CmXTH2/3在茎中表达量较高,CmXTH4在花蕾中表达量最高。(2)CmXTH1/2/3/4在花序不同部位表达量有差异,CmXTH1/4在舌状花中表达量最高,CmXTH2/3在筒状花中表达量较高。(3)CmXTH1/2/3/4在舌状花不同发育阶段表达量差异显著,CmXTH1/2在盛花期表达量最高,CmXTH3在衰老期表达量最高,CmXTH4在初开期表达量最高。病毒诱导基因沉默结果表明,CmXTH1/2/3/4沉默系的花序直径和舌状花长度与对照相比均有所减小,其中CmXTH4沉默系减小最大,分别减小了25.67%和10.42%,舌状花花瓣表皮细胞与对照相比明显变小,影响了舌状花花瓣的伸长;CmXTH2沉默系的筒状花雄蕊长度和CmXTH4沉默系的花萼直径分别与对照相比显著减小。这表明菊花CmXTH1/2/3/4基因参与了花序的开放,促进了舌状花花瓣的伸长,对于菊花的花序增大具有重要作用。     

Inheritance of floral colour and type in four new inbred lines of ornamental sunflower (Helianthus annuus L.)

Sunflower (Helianthus annuus L.) is grown commercially and as an ornamental plant. Floral colour and inflorescence type are important traits in the breeding of ornamental sunflower. Sunflowers consist of ray florets, which are arranged around the perimeter with disc florets in the centre. The colour of the ray florets can vary from various shades of red to lemon-yellow. The inheritance of ray floret colour was studied through diallel crossing of inbred lines with red, yellow, or lemon-yellow coloured florets. In the F₁ generations, the red colour was partially dominant over yellow and lemon-yellow ray florets, forming a ‘Gaillardia‘ pattern, while yellow was dominant over lemon-yellow. The segregation ratios in the F₂ generations were 9:7 (red × yellow) and 3:1 (red × lemon-yellow and yellow × lemon-yellow), indicating control by one or two genes, respectively. The colour of the disc florets depended on the presence or absence of anthocyanin pigmentation. Disc florets that lacked anthocyanin pigmentation were usually different shades of yellow. Anthocyanin pigmentation was dominant over yellow and lemon-yellow, showing monohybrid inheritance with a segregation ratio of 3:1 in the F₂ generation. Chrysanthemum-type inflorescences had elongated disc florets. In crosses between chrysanthemum-type and normal-type inflorescences, the segregation ratio in the F₂ populations corresponded to the theoretical ratio of 3:1 for chrysanthemum-type:normal-type inflorescences. We conclude that the genes controlling floral colour and inflorescence type are inherited independently and have different effects. The interaction of these genes revealed new combinations of floral colour and type, which can increase variability in ornamental sunflowers.     

蜂窝型切花菊观赏性状综合评价与筛选

对54个大花蜂窝型切花菊株系,以株高、节间长、茎粗、茎充实度、叶长、叶宽、叶柄角度、花径、花高/花径、舌状花数和管状花数共11个观赏性状作为评价因子,利用层次分析法建立综合评价体系,并开展株系的筛选.研究确定了各性状的权重值,其中花高/花径影响最大,权重为0.241,其次是舌状花数和管状花数,权重为0.155和0.11...