玉露香梨花青苷调控基因PbrMYB19的克隆及功能分析

花青苷含量决定了果实色泽,是衡量果实商品价值的重要指标之一,其生物合成受到MYB转录因子的调控,然而关于MYB负调控梨果实花青苷合成的机制尚未完全明确。基于前期转录组学数据的差异表达基因中筛选到1个MYB基因家族成员PbrMYB19,暗示其可能参与调控果实花青苷生物合成。为明确其结构和功能,为进一步解析PbrMYB19对果实花青苷的调控机制奠定基础,试验以玉露香梨果皮cDNA为模板,克隆PbrMYB19全长,利用生物信息学软件对该基因的结构、亲缘关系、保守结构域及顺式作用元件进行预测,采用qRT-PCR对不同颜色果皮中PbrMYB19基因表达水平进行分析,并通过果实瞬时表达系统验证其功能。结果表明,PbrMYB19基因开放阅读框为714 bp,编码237个氨基酸,分子质量为26.85 ku,预测亚细胞定位于细胞核。系统发育树分析结果表明,PbrMYB19与已报道花青苷转录抑制子FaMYB1和PbrMYB120在同一个进化分支上,且其蛋白C端存在EAR类似抑制序列。PbrMYB19基因启动子序列包含光调控元件、植物激素响应元件。通过qRT-PCR分析发现,红色和黄色果皮中PbrMYB19...     

甜樱桃MYB转录因子基因的克隆与表达分析

本研究利用转录组测序结果,通过RT-PCR从甜樱桃品种‘美早’果实中克隆出1个MYB转录因子基因,将其命名为PaMYB10,Gen Bank登录号为ALH21137.1。该基因编码的氨基酸序列具有R2和R3保守结构域,属于R2R3-MYB家族基因,与蔷薇科的桃、欧李、梅等作物亲缘关系较近。qRT-PCR结果表明,PaMYB10在红色品种‘美早’的茎、叶、花和果实中均有表达,但表达量存在差异,在成熟果实中表达量最高。‘美早’中花青苷含量随着果实的发育逐渐升高,PaMYB10的表达显著上调;‘13-33’中花青苷含量随着果实的发育变化不明显,基因表达量变化也不明显。在果实发育后期,‘美早’果实中花青苷含量和PaMYB10的表达量均显著高于‘13-33’。推测PaMYB10的高水平表达可能与红色甜樱桃果实花青苷积累有关。     

新疆红肉苹果不同时期果皮花青苷含量变化及其合成相关基因表达

利用pH示差法和实时荧光定量PCR测定红肉苹果夏红肉、红色之爱、克孜阿尔玛果实5个发育时期果皮中花青苷含量及其合成相关结构基因和转录因子的表达水平。结果表明:红肉苹果分别在盛花后30 d和60 d花青苷含量达到最高之后逐渐降低,在果实进一步成熟时其含量略有回升。通过实时荧光定量PCR测定红肉苹果果皮花青苷相关结构基因和转录因子的表达量,初步推测果皮花青苷积累与结构基因F3H、CHI和转录因子MYB10、bLHLH33的高水平表达有关。     

新疆红肉苹果不同时期果皮花青苷含量变化及其合成相关基因表达

利用pH示差法和实时荧光定量PCR测定红肉苹果夏红肉、红色之爱、克孜阿尔玛果实5个发育时期果皮中花青苷含量及其合成相关结构基因和转录因子的表达水平.结果 表明:红肉苹果分别在盛花后30 d和60 d花青苷含量达到最高之后逐渐降低,在果实进一步成熟时其含量略有回升.通过实时荧光定量PCR测定红肉苹果果皮花青苷相关结构基因和转录因子的表达量,初步推测果皮花青苷积累与结构基因F3H、CHI和转录因子MYB10、bLHLH33的高水平表达有关.     

新疆红肉苹果杂种一代4个株系类黄酮含量及其合成相关基因表达分析

【目的】研究新疆红肉苹果(Malus sieversii f.neidzwetzkyana(Dieck)Langenf.)与‘富士’(M.domestica cv.Fuji)等苹果品种杂交后代株系间果实类黄酮合成差异的分子机理,为进一步完善功能型苹果育种的理论与技术体系提供科学依据。【方法】以紫红2号及红脆1、2、4号等红肉程度存在明显差异的4个苹果株系发育后期的果实为试材,进行MYB10启动子基因型鉴定,并测定类黄酮组分和含量,分析类黄酮合成相关基因的表达。【结果】红脆1、2、4号MYB10启动子基因型均是R6R1型,而紫红2号启动子类型为R6R6型。红脆1号和紫红2号果实成熟期类黄酮含量分别为3.0 mg·g~(-1)和3.1 mg·g~(-1);紫红2号花青苷含量(23.9 U·g~(-1) FW)是红脆1号(12.2 U·g~(-1) FW)的2倍,其他类黄酮组分含量(1 635.3 mg·kg~(-1))仅是红脆1号的69%。紫红2号MYB10和UFGT等转录因子及花青苷合成基因在果实发育后期(花后110—125 d)均具有较高的表达量;红脆4号的MYB10虽然在果实发育后期(花后110—125 d)表达量较高,但b HLH3、TTG1、ANS和UFGT表达量较低。红脆1、2、4号类黄酮组分含量分别为2 355.0、1 247.5和1 337.5 mg·kg~(-1),差异显著;红脆1号MYB12转录因子及FLS、LAR和ANR等类黄酮生物合成相关结构基因表达量较高,而MYB16和MYB111表达量较低;红脆2、4号MYB12转录因子及FLS、LAR和ANR等类黄酮生物合成相关结构基因表达量较低,而MYB16和MYB111转录因子表达量较高。【结论】MYB10、b HLH3和TTG1等转录因子及ANS和UFGT等花青苷生物合成结构基因在果实发育后期高水平表达,可能是导致紫红2号成熟期果肉花青苷含量高的主要原因,而MYB12、MYB16和MYB111等转录因子及DFR、FLS、LAR和ANR类黄酮生物合成相关结构基因的差异表达,可能是导致红脆1、2、4号等3个株系类黄酮组分及含量差异的主要原因。     

‘凤丹’牡丹花色变化过程中花瓣色素及相关基因表达

针对‘凤丹’牡丹在开放过程中花色由紫红色变白的现象,以‘凤丹’5个不同开放时期的花瓣为试验材料,分别运用色差仪、高效液相色谱仪和荧光定量PCR测定花色表型、花色素成分及质量分数和花青苷合成途径中相关基因的表达,进而分析花瓣色素与花青苷合成相关基因表达之间的关系。结果表明:随着花的开放,红色大幅减退,明度变大,彩度降低;‘凤丹’花中检测出2种花青苷(芍药花素-3,5-二葡糖苷和矢车菊素-3,5-二葡糖苷)和8种单体酚。花开放过程中,总花青苷和总黄酮质量分数逐渐减少,总花青苷质量分数降低幅度更大。花青苷合成相关结构基因PAL、DFR、ANS和转录因子MYB22、bHLH1的表达模式与总花青苷质量分数的变化趋势一致,而且这些基因的表达量与总花青苷质量分数均具有极显著正相关性。研究发现,‘凤丹’花色变化的主要原因是总花青苷质量分数大量减少。PAL、DFR、ANS是参与‘凤丹’花青苷合成的关键结构基因,转录因子MYB22及bHLH1可能对结构基因DFR和ANS的表达起着重要的调控作用。     

苹果MdMYB32通过自身EAR抑制序列抑制花青苷的生物合成

【目的】研究苹果MYB转录因子家族MdMYB32的生物学信息、表达水平及其在花青苷合成中的功能,旨在为进一步完善花青苷合成代谢机理提供参考。【方法】以新疆红肉苹果杂种一代优系为试材,克隆MdMYB32,分析其进化树和蛋白序列;测定其在不同果实及在不同胁迫处理下的表达水平,通过转基因验证其在花青苷合成中的功能,并通过酵母单杂交分析其互作关系。【结果】qRT-PCR分析表明MdMYB32在花青苷含量高的‘红脆9号’苹果中表达水平较低,而在花青苷含量低的‘红脆6号’苹果中表达水平较高,与花青苷含量呈负相关;且盐胁迫和冷胁迫均能抑制MdMYB32的表达;在进化上,MdMYB32与AtMYB32,MdMYB16和AtMYB4在同一个进化枝上,且MdMYB32蛋白序列在C端含有一个EAR抑制序列;在红肉愈伤中过表达MdMYB32能够抑制ANS的表达水平,降低花青苷含量,而过表达切除EAR抑制序列后的LESMdMYB32后,不能明显改变ANS的表达水平和花青苷含量;酵母单杂交和Chip-PCR分析表明MdMYB32和LESMdMYB32均能够结合ANS的启动子。【结论】MdMYB32能够结合ANS启动子,并通过自身EAR抑制序列抑制花青苷的生物合成。     

新疆红肉苹果果皮果肉呈色差异机理

【目的】比较新疆红肉苹果（Malus sieversii f.neidzwetzkyana(Dieck)Langenf）果皮、果肉花青苷成分、积累模式及花青苷合成相关基因的表达,以初步探明果皮、果肉呈色差异的机理。【方法】以新疆红肉苹果‘夏红肉’为试材,利用HPLC方法鉴定果皮和果肉的花青苷成分,通过QPCR测定果实着色过程中相关基因的表达,同时测定花青苷含量。【结果】果肉和果皮中花青苷的主要成分均为矢车菊素-3-半乳糖苷,但其积累模式明显不同,随着果实的发育,果皮中的花青苷含量呈下降趋势,果肉则呈相反趋势。与之对应的,花青苷合成结构基因的表达与花青苷积累模式基本一致。花青苷调控基因MsMYB10有其自身的表达特性,果皮中表达量逐渐升高,果肉中呈先升高后下降的趋势。【结论】新疆红肉苹果果皮果肉呈色差异主要与花青苷含量及其结构基因的转录表达水平有关,为进一步研究红肉苹果红色形成机理,培育具有观赏、鲜食与保健功能的苹果红肉新品种奠定了理论基础。     

不同颜色果袋对葡萄花青苷合成的调控

【目的】探明不同颜色果袋引起的光质差异对葡萄花青苷合成的影响,为葡萄专用果袋的研发提供理论依据。【方法】以5年生‘贝达’砧‘巨峰’葡萄为试材,于坐果后30 d分别套红色、绿色、蓝色和白色纸质果袋,以不套袋为对照,每8 d采样一次,直至果实成熟。利用光纤光谱仪分析不同纸袋的透射光谱,高效液相法测定果实发育过程中果皮花青苷含量变化,同时利用荧光定量PCR技术分析花青苷合成途径结构基因Vv CHS、VvLDOX、VvUFGT和调控基因VvmybA1以及光信号转录因子VvHY5的表达差异。【结果】红色纸袋、绿色纸袋和蓝色纸袋分别在红光、绿光和蓝光波段具有选择透过性,白色纸袋对光质的透过性没有选择性。不同颜色果袋对葡萄花青苷合成具有显著性影响,红色纸袋、绿色纸袋和蓝色纸袋处理明显推迟了葡萄的转色期,并延缓了花青苷的积累,但到果实完熟期,花青苷含量表现为蓝色纸袋白色纸袋对照绿色纸袋红色纸袋。基因表达分析表明,VvMYBA1、VvCHS、VvLDOX和VvUFGT表达量均表现为先升高后下降,与花青苷积累规律相一致;不同颜色果袋均延缓了花青苷合成调控基因VvMYBA1和结构基因VvCHS、VvLDOX、VvUFGT表达量在果实发育早期的升高和后期的下降,在表达高峰到来前,总体表现为对照和套白色纸袋表达量较高,其次是套蓝色纸袋,套绿色纸袋和套红色纸袋表达量较低;表达高峰之后总体表现为套蓝色纸袋和套白色纸袋表达量较高,其次是套绿色纸袋和套红色纸袋,对照表达量最低。VvHY5在果实成熟过程中在花青苷快速积累期和果实成熟后期有两次表达高峰,与花青苷的积累规律和合成调控基因VvMYBA1的表达规律基本一致,不同颜色果袋对VvHY5的诱导效应不同,蓝色纸袋诱导能力最强,红色纸袋效果最差。【结论】蓝色纸袋有利于葡萄花青苷合成,红色纸袋效果较差。不同颜色果袋对果实花青苷积累的调控可能是通过影响光信号转录因子VvHY5的表达,进而调控花青苷合成调控基因VvMYBA1和结构基因VvCHS、VvLDOX、VvUFGT等的表达,影响葡萄果皮花青苷的合成。     

红肉苹果分裂素响应基因MdMYB308的克隆与表达分析

【目的】细胞分裂素是调控植物花青苷合成的重要激素,从新疆红肉苹果杂种一代优系‘紫红3号’中克隆得到分裂素响应基因Md MYB308,研究其在细胞分裂素调控苹果花青苷合成中的作用,为进一步完善红肉苹果育种的理论与技术体系提供参考。【方法】以红肉苹果‘紫红3号’(新疆红肉苹果与‘富士’杂交1代)的红色幼嫩叶片为外植体诱导的红色愈伤组织为试材,设计引物利用PCR克隆Md MYB308,对其进行生物信息学分析;并用不同浓度细胞分裂素处理,采用荧光定量PCR分析Md MYB308及花青苷合成相关基因的表达;通过酵母双杂交试验、荧光双分子互补试验验证Md MYB308与Mdb HLH3的互作关系。【结果】在‘紫红3号’中克隆获得Md MYB308全长,其包含768 bp完整的开放阅读框,编码255个氨基酸,预测其编码蛋白质分子量为28.37 kD,等电点为8.94;系统进化树分析表明,Md MYB308与At MYB4、Fa MYB1、At MYBL2在同一个进化枝上,氨基酸序列比对发现,Md MYB308蛋白存在EAR抑制序列;提高6-BA浓度有利于苹果愈伤组织花青苷的累积,与无细胞分裂素处理相比,1 mg·L~(-1) 6-BA处理愈伤花青苷合成结构基因Md CHS、Md DFR、Md UFGT与转录基因Md MYB10、Mdb HLH3的表达量升高,而Md MYB308表达被抑制;酵母双杂交与荧光双分子互补试验表明,Md MYB308与Mdb HLH3能相互作用。【结论】细胞分裂素(6-BA)可能通过抑制Md MYB308的表达影响Md MYB308与Mdb HLH3的结合从而促进花青苷的累积。     

越橘果实花青苷含量及其不同发育阶段的变化

对25个高丛越橘,9个半高丛越橘品种和10个杂交后代的花青苷含量进行分析。结果表明,越橘品种花青苷含量在52.700~233.000 U·g-1FW之间,其中艾木蓝花青苷含量最高。高丛越橘品种平均为103.771 U·g-1FW,品种间的变异系数为29.48%,半高丛越橘品种平均为99.956 U·g-1FW,品种间的变异系数为19.64%。杂交后代类型的花青苷平均含量为135.860 U·g-1FW,高于高丛越橘和半高丛越橘平均值。对果实发育过程中花青苷含量变化进行分析显示,越橘果实花青苷主要存在于果皮中,粉色期是花青苷合成的主要时期,而50%蓝色期是越橘花青苷迅速合成期。     

两个红梨品种花色苷合成相关基因及转录因子MYB10表达模式分析

为研究不同红色梨品种着色差异的原因,以西洋梨品种红星和砂梨品种满天红为试材,通过荧光定量PCR方法,分析果皮中花色苷合成基因PAL、CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、F3GT和转录因子MYB10基因在果实不同发育期的转录特性。结果表明,在红星中除PAL外,花色苷合成基因表达量与果皮花色苷含量变化一致,先升高后降低;在满天红中,PAL和F3GT在果实转色期表达量最高,其他基因表达量随果实发育而下降。转录因子MYB10在红星整个果实发育期表达水平都很低,在满天红转色期呈现峰值,且表达量是红星的50倍以上。红星着色程度可能由多个基因协同作用,而满天红着色可能受关键基因F3GT的影响,MYB10可能通过调控F3GT的表达从而调控满天红的着色。     

CHS启动子差异片段在不同观赏海棠品种(系)中的功能验证

【目的】为探明查尔酮合酶基因的启动子序列差异在不同苹果属观赏海棠品种(系)中的功能。【方法】以‘王族’(Malus cv.‘Royalty’)和M10-5 (Malus M10-5)及‘火焰’(Malus cv.‘Flame’)叶片为试材,克隆得到McCHS基因的启动子,并进行序列比对。检测McCHS基因在3个品种(系)中的表达水平,进一步通过酵母单杂交和凝胶阻滞迁移分析确定McCHS基因的启动子序列差异和调控花色素苷生物合成关键MYB转录因子McMYB10的结合关系。【结果】‘火焰’McCHS基因启动子与‘王族’McCHS基因启动子序列比对发现,‘火焰’McCHS基因启动子中有743 bp的缺失,而M10-5的McCHS基因启动子同时拥有缺失和完整的两种启动子序列;酵母单杂交和凝胶阻滞迁移结果表明,743 bp缺失序列能够和McMYB10结合,而且McCHS基因的表达量和花色素苷含量呈相同趋势。【结论】McCHS基因的启动子序列差异可能影响观赏海棠叶片着色。     

贮藏温度对越心和章姬草莓果实品质的影响

分析测定了3个不同贮藏温度下越心、章姬草莓果实品质的变化特征,包括果实外观色泽、果实花青苷含量和组分以及果实糖酸含量。结果表明,随着贮藏时间增加,3个贮藏温度下越心、章姬草莓果实品质都出现不同程度的下降,其中0 ℃和4 ℃低温贮藏对草莓果实品质的保持效果都明显优于室温(15 ℃)贮藏,从能耗角度考虑,4 ℃低温贮藏更有优势。在室温(15 ℃)下,越心草莓的贮藏性要优于章姬。     

砂梨品种‘满天红’及其芽变品系‘奥冠’花青苷合成与相关酶活性研究

【目的】研究红色砂梨花青苷合成与苯丙氨酸解氨酶（PAL）和查尔酮异构酶（CHI）活性的关系。【方法】以红色砂梨‘奥冠’及其亲本‘满天红’为试材,研究果实着色过程中果皮中花青苷含量和PAL、CHI酶活性的变化,以及套袋对花青苷合成和相关酶活性的影响。【结果】在果实着色过程中,‘奥冠’花青苷含量高于‘满天红’,两个品种花青苷变化趋势基本一致,呈现先升高后下降的趋势;两品种PAL活性总体变化趋势基本一致,都呈下降趋势,且‘奥冠’PAL酶活性总体低于‘满天红’;并且,两品种CHI酶活性呈现相似的变化趋势,总体呈上升趋势;同时,‘奥冠’CHI酶活性高于‘满天红’;套袋抑制了‘奥冠’CHI酶的活性,也抑制了花青苷的合成,但对PAL酶活性的影响不明显;解袋后CHI酶活性和花青苷含量迅速上升,均超过了对照。但解袋对‘奥冠’果实PAL酶活性的影响不明显;并且,套袋‘奥冠’花青苷含量在果实成熟时下降。【结论】红色砂梨花青苷含量在果实着色早期上升,接近果实商品成熟期下降。PAL不是红色砂梨花青苷合成的关键酶,CHI与着色期砂梨花青苷含量关系密切。解袋后,‘奥冠’通过提高CHI酶的活性促进花青苷的合成。套袋试验表明：砂梨花青苷果实成熟时的降解不单是由光诱发的。光是花青苷合成的必需因素,同时又促进花青苷的降解。     

果实花青苷代谢机制及调控技术研究

综述了近几年来果实花青苷代谢研究进展,介绍了花青苷合成的机理与影响因素,并总结了果实花青苷的调控技术。     

红肉李果实中花青苷积累及影响因素分析

[目的]研究果实中花青苷的合成和积累规律。[方法]以红肉李果实为研究对象,对果实中花青苷积累规律及其影响因素进行系统分析。[结果]红肉李果实发育后期花青苷大量积累,采收时含量最高;叶绿素降解完成时花青苷开始不断合成;可溶性糖只在一定范围内限制花青苷的积累,当其含量超过一定阈值,则不再是花青苷积累的限制因素;当酸降解完成时,花青苷开始不断积累,采收前酸含量和花青苷含量共同增长。[结论]该研究为果实色泽调控提供理论依据。     

元宝枫MYB转录因子基因的克隆

[目的]克隆元宝枫转录因子MYB基因,为进一步研究元宝枫MYB基因功能和对其花青苷结构靶基因的调控研究奠定基础.[方法]以元宝枫‘鲁红1号’为材料,采用RT-PCR和RACE-PCR方法,克隆元宝枫‘鲁红1号’中MYB基因.[结果]测序结果显示该基因全长831 bp,编码276个氨基酸,该蛋白分子量为32.17 kDa,分子式为C1430H14052N2247O406S14,原子总数为4 510个,等电点为9.44,GenBank登录号为1825712,命名为AtrMYB.该蛋白具有R2R3MYB结构域,该蛋白偏疏水性,没有信号肽,具有核定位信号.氨基酸序列比对发现与其它物种的MYB有较高的同源性,进化树分析表明,AtrMYB与调控橙子花青苷合成的转录因子MYB亲缘关系最近,处在同一进化枝.[结论]从元宝枫‘鲁红1号’中成功获得了元宝枫转录因子MYB基因.     

草莓果实采后衰老过程中花青苷含量和活性氧代谢的变化

以粉红期的达赛莱克特草莓为试材,分别在常温(25℃)和低温(4℃)条件下进行贮藏,研究贮藏过程中草莓呼吸速率、花青苷含量以及活性氧代谢等指标的变化,并对这些生化指标的相关性进行了分析。结果表明,随着贮藏时间的延长,草莓的呼吸速率呈先下降后上升趋势,O2-·产生速率、花青苷含量和MDA含量呈增加趋势,超氧化物歧化酶(SOD)活性呈先升高后降低趋势;低温(4℃)能降低草莓的呼吸速率和O2-·产生速率,减少花青苷和MDA含量,使SOD活性和类黄酮含量保持较高水平,从而延缓果实衰老;草莓花青苷合成与O2-·产生速率和MDA含量均呈极显著的正相关(P0.01)。     

植物类胡萝卜素和花青苷代谢响应光信号的转录调控机制

类胡萝卜素和花青苷是抗氧化代谢物,对于植物抵抗光氧化胁迫有重要作用。类胡萝卜素和花青苷同时赋予叶片、花朵和果实丰富多彩的色泽,果实富含的色泽代谢物对人体健康有益。本文总结了光信号对植物类胡萝卜素和花青苷生物合成代谢途径的影响,重点归纳了参与光信号途径的重要转录因子对类胡萝卜素和花青苷合成基因的调控机制,明晰了转录调控在光信号调控类胡萝卜素和花青苷合成代谢中的重要作用,有助于探索光调控果实品质的有效途径和靶基因,为利用基因工程和环境调控增加类胡萝卜素和花青素的积累提供理论依据。