花色素研究进展

花色素广泛分布于高等植物中，它赋予各种花朵、水果和蔬菜五彩缤纷颜色，还具有重要的生理功能。主要对近年来关于花色素分离、提取及纯化作一综述。     

植物木质素生物合成转录因子及调控遗传网络分析

利用生物信息学的方法,对有代表性的23个调控植物木质素生物合成的转录因子进行系统发育树和保守基序分析,同时结合已报道的转录因子功能,构建维管植物次生细胞壁生物合成的调控遗传网络。结果表明:系统发育树中MYB转录因子、NAC转录因子和NtLIM转录因子各聚为一类。保守基序中除PttMYB21a外,MYB转录因子都具有2个不相同的MYB DNA结合域SANT基序;NAC转录因子都具有共同的保守基序NAM。调控遗传网络中11个转录调控模块通过调控自身/下游转录因子/包含AC元件的木质素单体途径基因/不包含AC元件的木质素单体途径基因对次生细胞壁生物合成产生影响。     

植物抗逆性相关转录因子的研究进展

植物在自身的生活周期中往往面临着各种胁迫,在胁迫环境下,植物中特定的转录因子与抗逆基因上游的顺式作用元件结合,从而特异性地调控该基因在植物体内的表达,提高植物对环境胁迫的适应能力。因此,转录因子已成为近年来植物抗逆基因工程的研究热点。本文主要综述了植物抗逆相关转录因子的结构、调控机制、功能特性以及在植物抗病基因工程方面的研究成果,并展望了其应用前景。     

茶树2个MYB转录因子基因的克隆及表达分析

MYB类转录因子是一类包含一段保守的DNA结合结构域的基因家族,广泛地参与植物发育和植物次生代谢的调节。根据前期芯片杂交和文库筛选得到的2个MYB转录因子的部分序列,采用RT-PCR和RACE技术分离得到它们的全长基因:CsMYB1和CsMYB2,在GenBank的登录号分别为HQ660373和HQ660374。序列分析表明:CsMYB1基因全长1132bp,开放阅读框长879bp,编码292个氨基酸,推测的蛋白分子量约为32.9ku,理论等电点为8.13;CsMYB2基因全长1020bp,其中开放阅读框长675bp,编码224个氨基酸,推测的蛋白分子量约为25.4ku,理论等电点为9.05。2个基因编码的蛋白均具有明显的R2R3MYB结构域,且在R3结构域的下游都含有1个相对保守的C1(LIXXGIDPXTHR)基序。同源性分析表明:茶树CsMYB1和CsMYB2编码的氨基酸序列与其他植物的MYB类转录因子具有较高的相似性,其中CsMYB1编码的氨基酸序列与陆地棉MYB1的相似性为57%,CsMYB2编码的氨基酸序列与葡萄MYBC2的相似性为75%。利用荧光定量PCR技术检测2个转录因子基因在遮荫处理条件下的表达规律,及其在茶树不同组织中的表达特性,结果表明:CsMYB1和CsMYB2在不同组织中均有表达,但表达量具有明显区别,其中CsMYB2在叶片中的相对表达量是根中的100多倍;而遮荫处理能明显降低叶片中的花青素含量,并提高CsMYB1的表达,但对转录因子CsMYB2的影响不大。     

彩叶植物呈色机理及其育种研究进展

近年来,彩叶植物因其亮丽的色彩而备受关注,越来越广泛地应用于园林绿化.但目前以改变叶片颜色、培育新的彩叶植物为目的的研究报道非常少,多数集中于研究模式植物花色素苷生物合成途径中结构基因和转录因子的功能.作者在综述彩叶植物呈色机理和影响因素的基础上,提出异源超表达花青素生物合成途径特异转录因子是培育彩叶植物的最有效途径.     

云南野生黄牡丹PlbHLH3转录因子基因的克隆与表达

以云南野生黄牡丹为试材,基于已构建的花瓣转录组数据库,筛选到了24个与花色素苷合成相关的bHLH转录因子蛋白同源性高的Unigene序列,命名为PlbHLH1~24。通过开放阅读框(ORF)的氨基酸序列比较和系统进化树分析,发现PlbHLH3可能参与调控花色素苷合成,其ORF包含一个 2 040 bp的开放阅读框,编码一个679个氨基酸的蛋白;其氨基酸序列与葡萄VvMYC1和苹果MdbHLH3的亲缘关系最近,相似性达60%以上。相对荧光定量PCR分析表明,PlbHLH3在黄牡丹和紫牡丹的不同组织中均有表达,在两者的花药,心皮和花瓣中的表达显著高于在萼片和叶片中的表达;PlbHLH3在紫牡丹的硬蕾期高丰度表达,而在黄牡丹的硬蕾期表达量最低,在其他4个时期的表达量显著或极显著高于在硬蕾期的表达量。本研究推测PlbHLH3参与黄牡丹花色素苷合成的调控作用,为今后深入探讨黄牡丹花色形成机制奠定理论基础。     

果实中花色素苷生物合成及调控技术研究

果实色泽是决定果实商品价值的重要指标。花色素苷是果实的重要色素之一,花色素苷的合成与积累受内外因子的调控。综述了近年来果实花色素苷生物合成的研究进展,重点介绍了对花色素苷合成的影响因子,并总结了提高果实花色素苷含量的技术措施及今后需探讨和解决的一些问题。     

刚毛柽柳Thb HLH1转录因子识别的顺式作用元件的鉴定

[目的]本研究拟对Thb HLH1所识别的顺式作用元件进行鉴定,进一步揭示Thb HLH1调控抗逆基因表达的机理。[方法]利用以转录因子为中心的酵母单杂交系统鉴定Thb HLH1所识别的顺式作用元件;将元件与报告基因融合构建报告载体(p CAM-Cis),通过基因枪法将报告载体与效应载体35S∶Thb HLH1共转化烟草叶片,在盐、干旱胁迫下比较GUS酶活。[结果]鉴定出2段能够与Thb HLH1转录因子结合的DNA序列:分别为CCGAAA(LTRE1)和TGAC(WRKY710S)。[结论]在盐或干旱胁迫下,Thb HLH1通过与LTRE1或WRKY710S元件作用来激活基因表达。     

植物非生物逆境胁迫DREB/CBF转录因子的研究进展

综述近十几年来,特别是近5年来国内外DREB/CBF转录因子的研究进展,主要包括DREB/CBF转录因子的结构特点,DREB/CBF基因的克隆、表达调控及其在植物抗逆基因工程中的作用,以及DREB/CBF转录因子研究中的问题与展望,旨在为植物抗逆育种提供理论依据.DREB/CBF类转录因子即干旱应答元件结合蛋白质/C-重复序列结合子,是AP2/EREBP转录因子家族的一个亚家族,拥有保守的AP2结构域,能够特异性地与抗逆基因启动子区域的DRE/CRT顺式作用元件相结合,在干旱、低温和高盐等条件下调节一系列下游逆境应答基因的表达,是植物逆境适应中的关键性调节因子.目前,已从拟南芥、欧洲油菜、水稻、玉米、小麦、陆地棉、大豆和番茄等几十种植物中分离并鉴定出调控干旱、高盐及低温耐性的DREB/CBF基因,并利用这些基因得到抗逆性增强的拟南芥、欧洲油菜、番茄、小麦以及杨树等转基因植株.转基因结果表明,DREB/CBF转录因子家族在植物抗逆品种改良中具有重要的应用价值.     

红叶桃花青苷和叶绿素年变化规律研究

以红叶桃叶片为材料,在生长期对纯合类型和杂合类型的红叶桃新梢中部叶片中的花青苷和叶绿素进行了研究,结果表明:从5月初到10月上旬,红叶桃纯合类型和杂合类型的花青苷含量在5月中旬达到最高峰后逐渐呈下降的趋势,而叶绿素的含量变化出现多峰现象,纯合类型与杂合类型叶绿素总量变化起伏很大,在7月中旬达到最低谷;纯合类型的花青苷含量均高于杂合类型花青苷含量。     

大孔吸附树脂对蓝莓花色苷的分离工艺

以蓝莓果提取液为原料,研究了12种大孔树脂对花色苷的静态吸附与解吸效果,对比了5种对花色苷分离效果较优树脂的静态等温吸附曲线,优化了最优树脂分离纯化蓝莓花色苷的工艺技术参数。研究结果表明XDA-7最适用于蓝莓花色苷的分离纯化,最佳吸附工艺是:室温条件下,蓝莓提取液pH值3.0、质量浓度0.94 g/L、流速30 mL/h,最大吸附量15.41 g/L(湿树脂);最佳洗脱工艺是:室温条件下,80%甲醇、pH值3.0、流速60 mL/h、洗脱剂量75 mL,解吸率达92.65%。在该工艺参数下,经XDA-7树脂纯化冷冻干燥所得产品为紫黑色粉末,花色苷纯度由2.20%提高到24.54%,花色苷得率为70.2%,产品色价为121。     

滇牡丹MYB家族成员鉴定及PdMYB2的功能验证

目的 研究MYB转录因子家族在滇牡丹黄色花花色变黄过程中的重要作用,为牡丹花色改良和分子育种提供候选基因。 方法 本研究基于滇牡丹花瓣的转录组数据,对滇牡丹MYB家族进行了成员鉴定及分类。依据系统进化树、同源序列比对、基因差异表达筛选到候选基因PdMYB2,利用亚细胞定位、实时荧光定量PCR、转基因烟草及液相色谱等方法对PdMYB2进行功能验证。 结果 在滇牡丹转录组中共鉴定到64个MYB基因家族成员,分别为R2R3-MYB成员25个,R1R2R3-MYB 1个,4R-MYB 2个,MYB-related 36个。筛选到1个R2R3-MYB转录因子PdMYB2,定位在细胞核和细胞质中,在烟草中过表达PdMYB2会引起烟草花青素积累量的增加,在花瓣中与花青素相关的结构基因NtCHS和NtCHI的表达量均上调。 结论 MYB转录因子家族中的PdMYB2在类黄酮合成途径中具有正调控作用,可以促进花青素的积累,提高类黄酮途径上结构基因的表达量。     

红宝石海棠叶片花青素及叶绿素含量的影响因子

对红宝石海棠树体不同部位叶片的花青素和叶绿素含量进行了测定,并对其夏秋两季的动态变化进行了研究。结果表明:随着时间的变化,气温逐渐降低,上位叶与下位叶均表现出花青素含量上升而叶绿素含量下降的变化趋势;在相同时期内,花青素含量均表现为上位叶显著大于下位叶,而叶绿素含量恰恰相反。花青素的形成与叶绿素呈显著负相关,温度和光照均是影响花青素合成的重要因素。     

杜鹃红山茶与山茶‘媚丽’杂交后代花青苷变异特征

目的 研究杜鹃红山茶、山茶‘媚丽’及其杂交后代花瓣中花青苷成分与含量,揭示其主要花青苷成分与含量的变异特征,为高花青苷含量山茶花新品种选育及其开发利用提供科学依据。 方法 应用高效液相色谱-光电二极管阵列检测（HPLC-DAD）和超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱联用技术（UPLC-Q-TOF-MS）定性定量分析杜鹃红山茶、山茶‘媚丽’及其35个杂交后代花瓣中花青苷成分与含量。 结果 杜鹃红山茶及其杂交后代花瓣中共检测到14种花青苷,其中含量较高的主要花青苷有8种,包括矢车菊素-3-O-（2-O-β-木糖基）-β-半乳糖苷（Cy3GaX）、矢车菊素-3-O-β-半乳糖苷（Cy3Ga）、矢车菊素-3-O-（2-O-β-木糖基）-β-葡萄糖苷（Cy3GX）、矢车菊素-3-O-β-葡萄糖苷（Cy3G）、矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-p-香豆酰]-β-半乳糖苷（Cy3GaEpC）、矢车菊素-3-O-[2-O-β-木糖基-6-O-(E)-p-香豆酰]-β-半乳糖苷（Cy3GaEpCX）、矢车菊素-3-O-[2-O-β-木糖基-6-O-(E)-p-香豆酰]-β-葡萄糖苷（Cy3GEpCX）和矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-p-香豆酰]-β-葡萄糖苷（Cy3GEpC）。杜鹃红山茶主要花青苷总量高于山茶‘媚丽’,杂交后代花青苷总量存在较大的变异;杂交后代中Cy3GX、Cy3GaX含量均低于杜鹃红山茶,Cy3GEpCX、Cy3GaEpCX含量总体上高于杜鹃红山茶,Cy3G、Cy3Ga、Cy3GEpC和Cy3GaEpC含量基本上介于双亲之间。 结论 杜鹃红山茶及其杂交后代中含2-O-β-木糖基的花青苷含量高于相应不含2-O-β-木糖基的花青苷,含葡萄糖苷的花青苷高于相应含半乳糖苷的花青苷。杜鹃红山茶主要花青苷为Cy3GX和Cy3GaX, 山茶‘媚丽’为Cy3GEpC和Cy3G,杂交后代主要为Cy3GX和Cy3GEpCX,其次为Cy3G和Cy3GEpC;杂交后代中含2-O-β-木糖基的花青苷来源于杜鹃红山茶,其所占比例高于相应不含2-O-β-木糖基的花青苷,表明含2-O-β-木糖基的花青苷具较强的遗传能力。     

木质素生物合成影响因素及基因调控

对木质素生物合成的影响因素及基因工程在调控木质素生物合成中的作用等进行了综述,提出了存在的问题,对进一步利用这些影响因素和基因工程手段对木质素含量和结构上的改良进行了展望.     

橡胶树HbMYB20基因的克隆及其对拟南芥次生壁发育的调控

【目的】MYB转录因子是调控植物木质素合成和次生壁形成的重要转录因子之一。本文分离克隆到一个与拟南芥AtMYB20高度同源的橡胶树MYB转录因子基因HbMYB20,并在拟南芥中对其功能进行研究,以期了解其在橡胶树木质素合成和次生壁发育的分子调控中的作用,为橡胶树木材形成的分子调控机制研究及其遗传改良奠定基础。【方法】采用 blast分析从树皮转录组中筛选出与拟南芥 AtMYB20序列同一性较高的橡胶树 MYB 基因HbMYB20;设计 ORF区特异性引物,以树皮 cDNA 为模板进行扩增得到该目的基因 cDNA 序列。实时荧光定量PCR检测该基因在橡胶树叶片、胶乳、茎干以及木质部与韧皮部的相对表达量。构建 HbMYB20过表达植物载体,使用农杆菌蘸花法转化拟南芥,获得该基因过表达转基因株系。采用乙酰溴法和间苯三酚染色法,分析转基因、野生型拟南芥茎的木质素含量以及木质素在拟南芥茎基部横截面中的分布。对转基因、野生型拟南芥茎基部横截面切片进行甲苯胺蓝染色,并测量分析导管、木质纤维和维管束间纤维细胞的细胞壁厚度。最后,采用实时荧光定量PCR分析转基因及野生型拟南芥木质素和纤维素合成相关酶基因的表达。【结果】克隆得到1个橡胶树 MYB 转录因子基因 HbMYB20,该基因开放阅读框( ORF)为927 bp,编码309aa 的蛋白,氨基酸序列分析显示,HbMYB20与AtMYB20/43和 AtMYB85/42同源性较高,属 R2R3MYB转录因子 G8亚组成员。表达分析显示 HbMYB20在橡胶树茎干和木质部中高表达,胶乳中表达最低。对 HbMYB20过表达拟南芥分析显示,该基因在3个转基因株系中均表达;相对野生型拟南芥,转 HbMYB20拟南芥植株生长抑制,木质部和维管束间纤维的木质素染色面积较少、染色程度变浅,茎的木质素含量和木质纤维、导管及维管束间纤维的细胞壁厚度均显著低于野生型;同时转基因株系中木质素合成关键酶基因4CL1和 CCoAOMT的表达量以及纤维素合成关键酶基因 CesA8的表达显著下调。【结论】橡胶树 MYB转录因子 G8亚组成员 HbMYB20,在茎和木质细胞中高表达。拟南芥中过表达 HbMYB20导致转基因植株的矮小,细胞壁变薄,阻碍木质部中木质素的合成和积累,同时木质素和纤维素合成相关酶基因的表达显著下降。由此推测 HbMYB20对拟南芥的木质素和纤维素合成都具有负调控作用,可能是1个橡胶树次生壁发育的负调控因子。