红叶芥花青素合成途径结构基因的克隆及表达分析
红叶根用芥(Brassica juncea var.napiformis)，以下简称红叶芥，是芸薹属芥菜种中的一类蔬菜作物，其肉质根主要做腌渍用，国内栽培面积广，具有重要的经济价值。叶色独特的红叶芥是根用芥菜中较为独特的品种，其叶片从子叶展开一直呈现出由花青素积累而形成的紫红色。近年来，随着对合成色素安全性的研究，很多对人体具有安全隐患的合成色素已不再使用，因此，花青素作为一种安全的天然色素备受关注。类黄酮类化合物是植物次生代谢的重要产物，大多数植物叶色和花色的呈现都是因为这类化合物的生成而产生。花青素是植物体内主要的类黄酮类水溶性色素，在模式植物中其生物合成途径的研究已经较为详细，在模式植物中该途径大多数结构基因和一部分调控基因均已分离。但红叶芥中花青素的分子调控机理研究还没有报道，因此对红叶芥花青素生物合成途径中结构基因的克隆与表达对于阐明红叶芥叶色形成机理、利用基因工程进行新品种选育和天然色素的开发利用具有重要的意义。
本研究以红叶芥叶片为材料，根据花青素生物合成途径中结构基因保守序列设计特异引物和简并引物，克隆得到PAL、CHS、CHI、DFR、F3'H和ANS等六个结构基因片段，利用实时荧光定量RT-PCR检测了在环境胁迫下红叶芥叶片花青素合成结构基因的转录表达情况以及不同叶色根用芥菜中花青素合成结构基因的转录表达情况。主要研究结果如下：1、花青素生物合成途径结构基因的克隆
根据已经发布的芥菜花青素合成途径结构基因保守序列设计了特异引物或简并引物，从红叶芥叶片cDNA中克隆得到了两个基因的全长cDNA：CHI基因(GenbankAccesion：GU230157，包含一个759bp的开放阅读框)和DFR基因(开放阅读框长度为1206bp)；利用特异引物克隆得到了PAL(Genbank Accesion：GQ505065)、CHS(Genbank Accesion：GU230158)、F3'H和ANS(Genbank Accesion：GU230160)基因的部分cDNA保守序列。序列分析表明六个结构基因与其他植物的花青素生物合成途径结构基因具有较高的同源性。系统进化分析表明6个结构基因的系统进化符合植物分类学的分类。2、环境胁迫下CHI、DFR和ANS基因的表达分析
利用荧光定量RT-PCR方法分析了CHI、DFR和ANS基因在环境胁迫下(模拟干旱、低温和光照胁迫)红叶芥叶片中的表达情况。结果表明：DFR和ANS基因在经过环境胁迫处理后表达量显著增加，而CHI基因经过处理后表达量保持在一个较低的水平。CHI基因虽然表达量极低，但在不同胁迫下都有微量表达。其中低温和光照胁迫下，DFR和ANS基因在处理12小时后表达量开始上升,CHI基因表达量始终较低并无明显变化；低温胁迫下DFR和ANS基因在处理48小时后达到最大值，光照胁迫下在处理后96小时达到最大值；模拟干旱胁迫下，DFR和ANS基因表达量均高于CHI基因，但三者表达量都较低。3、根用芥菜CHS、F3'H、DFR和ANS基因的表达分析
利用荧光定量RT-PCR方法分析了CHS、F3'H、DFR和ANS基因在不同叶色根用芥菜中的转录表达情况。结果显示CHS、DFR和ANS等结构基因的表达在不同叶色根用芥菜中花青素的积累有密切关系。在红叶芥和绿叶芥中CHS、DFR和ANS基因在第四片真叶表达量最高，F3'H基因在两者间差异不大；花青素含量在红叶芥第七片真叶最高，绿叶芥中花青素含量很低且叶片间差异不大。CHS、DFR和ANS基因在红叶芥叶片中的表达量均高于绿叶芥叶片。
红叶根用芥;花青素;生物合成;基因克隆;转录表达;叶色形成机理
西南大学
硕士
蔬菜学
宋明;汤青林
2010
中文
S637.2;S601
79
2010-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）