芒果二氢黄酮醇4-还原酶(DFR)基因的克隆及其表达分析

二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)是花青素代谢后期重要的酶,是决定花青素从无色到有色的关键调控点。本研究以‘贵妃’芒果的果实为材料,采用同源克隆的方法克隆得到了一个二氢黄酮醇4-还原酶DFR基因。该基因c DNA全长为1 260 bp,开放阅读框为987 bp,编码328个氨基酸。进一步扩增得到其基因组DNA,全长为3 022 bp,分析发现其含有五个内含子,在已报道植物中表现保守。系统发育分析发现芒果DFR蛋白与火鹤花、小麦和大麦等植物具有较近的亲缘关系。对不同着色的果皮中的DFR基因表达进行分析发现,绿色果皮中表达量较高,而黄色果皮中表达量较低,暗示DFR调控花色苷合成的功能待深入研究。     

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...     

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。     

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。     

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。     

‘月月粉’和野蔷薇花青素合成酶基因的鉴定与表达分析

植物花青素是一种天然的黄酮类水溶性植物色素,对于植物的花和果实的花色决定具有重要作用,花青素在植物体内的生物合成途径研究相对较清楚。但在蔷薇属植物中花青素合成酶基因的功能分析相对较少,通过序列比对和进化树分析鉴定‘月月粉’(Rosa chinensis‘Old Blush’,用OB表示)和野蔷薇(Rosa multiflora)中花青素合成酶基因各14个。通过序列比较发现野蔷薇和OB中对应的同源基因序列相似性很高,表明这些基因的保守性很强,但表达谱分析显示这些基因在两个物种中的差异较大,暗示其调控序列可能变异程度较大。通过检测一个野蔷薇自然突变单株中红花和白花中的花青素合成酶基因的表达,推测有部分花青素合成酶基因可能在花青素合成反馈调节中具有重要作用。通过分析启动子序列中顺式作用元件推测OB中花青素合成酶可能受蔗糖和不同激素的调控。本研究可为揭示蔷薇属植物花青素合成调控的分子机制提供依据。     

2种花色的薰衣草花色苷成分分析

为明确2种不同花色薰衣草间花色苷成分及含量差异性，探索薰衣草花色与花色苷的相关性。以‘新薰二号’（蓝花）和‘YXA-05’（白花）2种薰衣草花器官为研究材料，利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF/MS)联用技术测定2种薰衣草花器官中花色苷的成分及含量。结果表明，‘新薰二号’和‘YXA-05’2种薰衣草花冠中总花色苷含量分别为42.24μg/g和35.96μg/g，均含有6类花色苷，分别为矢车菊素、芍药花素、飞燕草素、矮牵牛素、锦葵素和天竺葵素。其中‘新薰二号’含有39种花色苷‘，YXA-05’含有37种花色素苷‘，新薰二号’含有6种‘YXA-05’中不存在的花色苷，而‘YXA-05’含有4种‘新薰二号’中不存在的花色苷。可见，2种薰衣草中花色苷的种类丰富，且成分及含量存在差异，薰衣草花冠的颜色与其花色素苷的成分和含量有关。     

‘西伯利亚’百合丙二烯氧化合酶LsAOS基因的克隆及其表达分析

丙二烯氧化合酶(allene oxide synthase,AOS)基因是茉莉酸(JA)合成途径中第一个特异性酶,具有调控植物体内JA合成积累的重要作用。本研究通过RACE技术克隆得到了‘西伯利亚’百合Lilium‘Siberia’中的AOS基因,并将其命名为LsAOS。该基因全长1 542 bp,编码513个氨基酸,其蛋白序列与小果野芭蕉的同源性最高,属于不稳定亲水蛋白。通过对‘西伯利亚’百合4个不同花期,9个不同组织器官进行实时荧光定量PCR(q-PCR)后发现,LsAOS在花蕾期中的表达量最高,随着花朵的逐渐开放表达量逐渐下降;LsAOS在叶片中表达水平最高,其次是内瓣、根、茎等。JA参与植物生长发育的全过程,与植物抗逆性和次生代谢反应有着密不可分的联系。AOS基因是JA途径中的关键基因之一,对JA的合成有着重要的调控作用。     

适宜转蓝色基因的仙客来受体品种筛选

受体材料的生理环境是蓝色花卉转基因育种成功的重要因素之一。为了筛选出适宜进行蓝色转基因工程的仙客来受体品种,本研究以12个不同类型的仙客来花瓣为材料,对其二氢黄酮醇4-还原酶利用二氢杨梅素(dihydromyricetin, DHM)生成飞燕草素苷的能力、总黄酮含量、液泡pH值进行检测,结合灰色关联分析方法对各指标进行综合分析。结果表明:仙客来‘条纹荷花’利用二氢杨梅素生成飞燕草素苷的量最多达39.01μg/g,其花瓣pH也最高为6.82,仙客来‘八重玫瑰’的总黄酮含量最多达2 507.64μg/g;由这3个值组成灰色关联分析的参考品种参数,计算出加权关联度最高的品种为仙客来‘八重玫瑰’,其关联度为0.840 8。本研究从不同类型仙客来品种中筛选出了二氢黄酮醇4-还原酶特异性催化能力强、总黄酮含量和液泡pH值高的品种,可以为蓝色仙客来的转基因育种提供材料参考。     

上海地区南、北高丛蓝莓品质及抗氧化活性比较

为探讨南、北高丛蓝莓引种上海后,品质及花色苷抗氧化能力表现出的差异。以上海地区主栽的5个蓝莓品种为研究对象,测定果实品质、花青苷、总黄酮含量以及DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）自由基的清除能力、FRAP(ferric reducing antioxidant potential assay)总抗氧化能力等指标。结果表明,‘布里吉他’(Brigitta)的果形最大,达2.87 g;‘奥尼尔’(O’Neal)果实可溶性固形物含量最高,达13.44%;可滴定酸含量较低,酸固较高,果实风味浓郁;‘蓝丰’(Blue crop)酸固比最高,为11.8。蓝莓果实总黄酮、花色苷的测定中,‘埃利奥特’(Elliott)的花青苷及总黄酮含量均最高,同时DPPH和FRAP的测定值也最高。测定结果均反映出引种上海后,‘奥尼尔’(O’Neal)品质最好,适合做鲜食品种;‘埃利奥特’(Elliott)抗氧化能力最强适合做保健品加工品种。     

乌桃果胶裂解酶基因(PpPL)的克隆及其在花色苷降解中的作用

花色苷是调控果实着色的主要色素之一,具有多种保健功能。为探索花色苷在乌桃果实成熟过程中的降解与果胶裂解酶的关系,利用已报到的碧桃果胶裂解酶基因序列设计特异引物,从乌桃中克隆出果胶裂解酶基因PpPL,PpPL包括1239bp的开放阅读框,编码413个氨基酸。利用荧光定量PCR检测PpPL在果实不同成熟度及不同组织中的表达,数据显示,乌桃PpPL基因的表达量随着果实的成熟及花色苷的降解呈现递增的趋势,且在果实成熟末期表达量明显增多;不同组织中PpPL基因均有表达,同一成熟度,其相对表达量从少到多依次为:幼果果肉叶幼果果皮茎,推测PpPL可能参与花色苷的降解。     

橡胶树品种‘湛试327-13’乙烯响应分子机制分析

橡胶树‘湛试327-13’新品种兼具抗寒和高产的特性,揭示其在乙烯刺激后的分子机制有利于精准鉴定和选育种质资源。本研究以1.5%乙烯利处理橡胶树‘湛试327-13’开割树为材料,利用荧光定量技术分析胶乳和树皮中活性氧淬灭酶、蔗糖转运蛋白和橡胶生物合成关键酶等基因的表达规律,结果表明：乙烯利处理并连续割6刀后,橡胶树活性氧淬灭酶、蔗糖转运蛋白、胶乳抗性和橡胶生物合成关键酶基因在树皮表达量高于其在胶乳中表达量。与对照相比,随着割胶刀数的增加,‘湛试327-13’树皮脂肪氧化酶(HbLOX1)和过氧化物酶基因(HbPOD1)基因表达显著上调,最高为22.15和31.95倍;蔗糖转运蛋白HbSUT1、HbSUT2a分别提高66.11和58.50倍;几丁质酶(HbCHI)、葡聚糖酶(HbGLU)和橡胶素(HbHEV)分别提高16.93、8.09和10.37倍;橡胶生物合成关键酶基因HbGGPPS和HbHMGS1分别提高了14.71和15.05倍。说明乙烯刺激橡胶树后,‘湛试327-13’胶乳和树皮中活性氧淬灭酶、蔗糖转运蛋白、胶乳抗性和橡胶生物合成关键酶基因依次高表达且持续时间长达6刀(18 d...     

马铃薯野生种CHS基因cDNA的克隆与表达分析

设计简并引物,用RT-PCR法从马铃薯野生种(Solanum pinnatisectum)克隆到了CHS(Chalcone synthase,查尔酮合酶)基因的全长cDNA,并用半定量RT-PCR法进行了表达分析.序列分析表明,CHS基因编码一个389个氨基酸残基的多肽,在氨基酸水平上与其他茄科植物的同源性达到89%～93%,多重比较和系统发育分析均表明该基因为CHS家族中的一个新成员;检测了CHS基因的空间表达模式,该基因在花和匍匐茎中表达量最高,在根和块茎中没有检测到,这与花和匍匐茎呈淡紫色有花色苷合成,而根和块茎呈白色无花色苷合成是相一致的;发现在块茎中CHS受光诱导表达,光照后的第3天表达量最高,而在光照前检测不到,光照前块茎为白色,随着光照时间的延长,其表层颜色因积累花色苷而变成紫红色.     

萝卜PAL全基因组家族鉴定及在不同颜色类型萝卜中的表达分析

苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonia-lyase, PAL)是类黄酮生物合成途径中的第一个关键酶,在植物花色苷的积累过程中起着重要的作用。本研究从萝卜基因组中鉴定到了5个PAL家族成员并命名为RsPAL1～RsPAL5,以胭脂萝卜‘红心1号’为材料克隆了这5个RsPALs的开放阅读框,利用荧光定量PCR技术分析了其在红皮红肉的‘砂罐萝卜’和‘红心1号’、红皮白肉的‘砂罐1号’和‘满堂红’和白皮白肉的‘春不老’的叶片、叶柄、皮和肉中的表达水平。结果显示,5个RsPALs基因开放阅读框长度分别为2 160、2 166、2 163、2 124和2 109 bp,分别编码719、721、720、707和702个氨基酸。氨基酸序列比对和系统进化树分析发现5个Rs PALs成员都有MIO保守结构域(Ala-Gly-Ser),RsPAL1～RsPAL4与拟南芥AtPAL1和At-PAL2聚在一起,Rs PAL5与AtPAL4聚在一起。不同品种不同组织中的定量PCR结果显示,RsPAL4仅在积累花色苷的组织中表达,且与花色苷含量呈正相关,这表明RsPAL4是参与萝卜花色苷生物合成途径的关键基因;其他4个成员在不同品种和不同组织中的表达并无明显的规律,可能参与了苯丙烷类代谢的其他次生代谢途径。本研究为进一步深入研究萝卜PAL的功能奠定了基础。     

持绿大豆叶片中叶绿素降解途径关键酶基因的表达分析

为了探究叶绿素降解途径关键酶基因在大豆不同生育时期的表达情况,以期为揭示调控大豆持绿特性的分子机制提供参考,本研究以大豆‘科丰14’和其持绿突变体‘北农108’为试验材料,在其苗期、开花期和成熟前期,利用荧光定量qPCR方法分析了6种叶绿素降解途径中关键酶基因表达量的变化。结果表明,6种关键酶基因在两个品种苗期和开花期的相对表达量并无显著差异,在成熟前期脱镁螯合酶(MDCase)、脱镁叶绿素酶(PPH)和脱镁叶绿酸a加氧酶(PAO)三个酶基因相对表达量显著提高(p0.05),并且在‘科丰14’中的表达量远高于在‘北农108’中的表达量,因此推测在叶绿素降解代谢途径中这三个关键酶基因所调控的代谢过程可能是‘北农108’持绿的重要原因之一。本研究为探究大豆持绿特性的分子调控机制,作用机理提供实践参考,为高光效大豆的遗传改良,探究植物衰老延缓机制,提高产量和品质等提供理论支持。     

紫色不结球白菜花色苷合酶基因BrcANS的克隆与表达分析

以不结球白菜紫色品系NJZX1-3和其绿色突变体NJZX1-0及其后代F₂的2个株系NJZX2-1和NJZX2-2为材料,研究花色苷合酶基因在紫色不结球白菜叶片花色苷合成途径中的作用。利用同源克隆的方法,分别在NJZX1-3及NJZX1-0中克隆到花色苷合酶基因;经序列比对发现,花色苷合酶基因的核苷酸和氨基酸序列在2种材料和大白菜中完全一致,长度为1077 bp,编码358个残基,第211~307肽段具有2OG-Fe (II)双加氧酶家族基因的结构域,被命名为BrcANS。BrcANS蛋白与同科芥菜的同源性高达99%,进化关系亦与其最相近。在全部4种材料鲜叶中,总花色苷的含量(TAC)与叶片紫色程度是一致的,其中,NJZX1-3叶片中总花色苷含量最高,达到80.15±5.74 mg 100 g^–1 FW;BrcANS表达量为NJZX1-0 < NJZX2-1 < NJZX2-2< NJZX1-3,与其总花色苷含量呈正相关。BrcANS的mRNA在NJZX1-3和NJZX1-0两种材料的不同组织中特异性表达：在叶片中高度表达,而在其他组织中表达较弱;另外,在两种材料间的表达亦存在显著差异,在NJZX1-3叶片中的表达丰度显著高于NJZX1-0。随着叶龄的增大,紫色不接球白菜叶片紫色变浅,BrcANS的表达量下降,但在NJZX1-3和NJZX1-0间的表达差异亦明显减小。以上结果表明,BrcANS基因是紫色不结球白菜中花色苷合成的关键基因之一,其mRNA表达量与叶片紫色直接相关,可能在其转录水平上调控叶片中紫色的形成。     

BR相关基因在低温调控马铃薯萌芽中的响应分析

油菜素内酯(BR)是调控植物生长发育的重要激素。本项目组研究发现,BR合成和信号转导基因表达量均随马铃薯块茎休眠解除而升高,抑芽剂可明显抑制BR合成相关基因delta24-甾醇还原酶(DWF1)、甲基甾醇单加氧酶(SMO1)、信号转导成员油菜素内酯不敏感蛋白(BRI1)、信号转导激酶(BSK)和信号激活因子细胞周期蛋白(CYCD3)等在马铃薯块茎中的表达。还发现,低温可以显著延长马铃薯‘费乌瑞它’等品种的贮藏时间,而对‘米拉’等品种的作用不显著。为进一步探明BR合成、信号转导和激活基因在低温调控马铃薯萌芽中的响应情况,本试验以休眠中后期的马铃薯‘费乌瑞它’和‘米拉’原原种为材料,采用常温(23±2)℃和低温(4℃)贮藏,利用q RT-PCR技术测定两个品种在萌芽过程中5个BR合成、信号转导及激活关键基因的表达量变化。结果表明,低温下,两个品种中的DWF1、BRI1基因在萌芽过程中的表达量保持在低水平;SMO1、BSK和CYCD3基因的表达量在‘费乌瑞它’的萌芽阶段维持在低水平,而在‘米拉’中的表达量却呈相对较高的水平。由此推测低温通过抑制SMO1、BSK和CYCD3基因在‘费乌瑞它’萌芽过程中的表达,抑制萌芽,而有效延长马铃薯贮藏时间。与低温显著延长该品种贮藏时间、延迟萌芽的效果一致。本研究为阐明马铃薯萌芽过程中BR调控机制及其与环境温度的关系,利用分子技术辅助选育耐贮藏品种,以及为马铃薯贮藏调控新技术研发提供新的依据。     

华丽龙胆花青素合成酶GsANS基因的克隆及其表达分析

花青素合成酶(anthocyanidin synthase,ANS)是植物花青素苷生物合成途径末端的关键酶。本研究以华丽龙胆(Gentiana sino-ornata) 5个不同开放阶段(H₁～H₅)花冠及根、茎、叶为试材,采用RT-PCR技术从花冠H₂阶段分离出了华丽龙胆花青素合成酶基因GsANS的全长序列,利用生物信息学软件分析其序列信息,通过RT-qPCR技术分析表达模式。结果显示GsANS开放阅读框为1 086 bp,编码362个氨基酸,含有PcbC结构域和2OG-FeⅡ-Oxy保守结构域。系统进化分析表明,其与三花龙胆花青素合成酶氨基酸序列相似性高达91.23%,亲缘关系最近。对不同开放阶段花冠及根、茎、叶中GsANS的表达模式进行分析,结果显示GsANS在花冠中表达量均高于根、茎、叶中的表达量,同时在花冠发育的H₄阶段GsANS的相对表达量达到最高值,随后降低,推测Gs ANS基因参与华丽龙胆花冠花青素苷的合成。本研究可为解析华丽龙胆花冠中花青素苷生物合成的分子调控机理提供科学依据。     

杜鹃花品种大鸳鸯锦花瓣条纹形成的色素基础和差异表达基因的挖掘

为解析杜鹃品种大鸳鸯锦花瓣粉色条纹形成的分子机制，挖掘与粉色条纹形成相关的关键基因，选取大鸳鸯锦盛花期花瓣，对花瓣白色区域与粉色条纹区域的色素分别进行测定，同时，利用Illumina HiSeq^TM测序平台对它们的转录组进行测序分析，并采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对测序结果进行验证。结果表明，大鸳鸯锦花瓣粉色条纹的形成是由花色苷积累引起的。花瓣粉色条纹区域与白色区域共鉴定出7 086个差异表达基因(DEGs),其中上调表达基因3 802个，下调表达基因3 284个。与花色苷形成相关的花青素生物合成、苯丙素生物合成和类黄酮生物合成途径在花瓣粉色条纹区域中更为活跃。根据DEGs的GO和KEGG富集分析结果，从与花色苷生物合成代谢相关及其调控途径共筛选出31个DEGs,其中26个为花青素合成代谢结构基因，5个为转录调控基因(3个MYB和2个bHLH);26个花青素合成代谢结构基因共编码9种酶，其中20个基因在花瓣粉色条纹组织中的表达水平明显高于白色花瓣组织；通过NCBI同源搜索发现2个R2R3-MYB和1个bHLH与已知调控果实或叶片中花青素合成有关的同...     

油茶ALMT基因的克隆及低磷胁迫下的表达分析

本研究以油茶品种‘长林4号’无性系扦插苗为材料,采用RT-PCR技术分离出一个油茶铝激活苹果酸转运体基因。该基因的c DNA全长1 761 bp,编码586个氨基酸,分子量为65.59 k D,理论等电点(PI)为6.27。与其他植物的ALMT蛋白高度同源,将该基因命名为CoALMT(Gen Bank登录号:KT932706)。CoALMT蛋白含有6个跨膜区,可能定位在细胞质膜上。CoALMT蛋白二级结构中α-螺旋(Alpha helix)、β折叠(Extended strand)、β转角(Beta turn)、无规则卷曲(Random coil)分别占52.05%、16.89%、8.70%、22.35%。以‘长林4号’和‘长林166号’无性系扦插苗为材料,利用qRT-PCR技术分析了沙培条件下两个不同无性系在不同磷水平下不同器官组织中CoALMT基因的表达。结果表明,低磷处理下,两个无性系油茶根系CoALMT的表达量均上升,说明油茶根系中CoALMT基因的表达受到低磷诱导。茎和叶中的表达模式与根中存在差异。低磷处理下不同组织中,‘长林166号’中CoALMT基因的表达量均比‘长林4号’高。综上结果可知CoALMT基因参与油茶对低磷的响应,其可能会影响油茶的磷吸收与利用效率。