蝴蝶兰转蓝色功能基因的研究

发布时间：2020-03-28 21:12

【摘要】：蝴蝶兰是兰科植物中栽培最广泛、最受欢迎的种类之一,其花形多姿多态,花色艳丽丰富,叶形优美,具有重要的观赏价值和商业价值,在热带兰中素有“兰花皇后”之美誉,国内外一直视其为花中珍品,深得消费者青睐。然而由于基因资源的限制,通过传统的育种手段不能获得蓝色的新异色系,但利用转基因技术则可以突破物种限制,可以往蝴蝶兰的基因库中导入新的基因,从而使蓝色花的培育成为可能。蝴蝶兰花色形成机理、花色素化学分析和花色转基因育种等研究较为初步,同时蝴蝶兰品种特异性强、遗传转化率低等问题也没有得到有效解决。因此,建立一套可以快速在蝴蝶兰花器官中进行性状检测和基因功能分析的早期验证系统,分析蝴蝶兰转蓝色功能基因的研究,对蝴蝶兰以及单子叶蓝色花育种具有重要的理论意义和实际意义。1.本研究建立了蝴蝶兰花瓣瞬时转化体系。结果表明:农杆菌菌液OD_(600)为0.6、侵染时间60 s,在重悬液中添加150μmol/L乙酰丁香酮,共培养3 d,GUS瞬时表达率最高,达到85.01%。将查尔酮合成酶(chalcone synthase,CHS)基因RNAi干扰载体瞬时转化蝴蝶兰花瓣,共培养3 d后观察转化材料中花色表型以及色素的变化。转基因蝴蝶兰花瓣颜色明显变淡,色素含量降低,半定量PCR检测表明CHS基因的转录活性相比于对照组显著降低。该实验成功的在蝴蝶兰花器官中建立了一种快速基因功能验证方法,为后期蝴蝶兰基因功能研究和育种工作提供技术支持。2.采用半定量RT-PCR的方法分析类黄酮通路结构基因CHS、DFR、F3’H在蝴蝶兰满天红品种花不同发育阶段的表达模式。结果表明不同基因在花瓣和萼片各时期表达量虽有差异,但在满天红品种中总体趋势一致。在花开放之前三个基因表达量较高,花开放之后表达量均显著下降。3.使用农杆菌介导法将phDFR、phCHS、phF3’H对应的干扰载体以及Ih F3’5’H、MaF3’5’H、IhDFR、ThDFR、MaDFR等基因对应过量表达载体对蝴蝶兰进行瞬时转化。蝴蝶兰内源CHS、DFR、F3’H干扰载体转化蝴蝶兰花瓣,结果显示phCHS和phDFR基因干扰载体转化的花瓣相比于对照组颜色明显变淡,总花青苷含量测定结果显示对照组分别是pKANNIBAL-phCHS组的5.75倍、是pKANNIBAL-phDFR组的2.56倍,而pKANNIBAL-phF3’H和水对照组几乎没有差异。4.干扰蝴蝶兰内源的DFR基因,同时过量表达外源葡萄风信子的DFR和F3’5’H基因,能使花色变深。进一步总花青苷含量检测显示,该组合的总花青苷含量是对照组的1.52倍。进一步HPLC分析对照组和该实验组中花青素含量和成分,结果表明花青素含量有显著增加,但没有检测出新的色素成分。
【图文】：

花青素,母体,化学结构

并且有助于从黄色到红色到蓝色的各种种植物中。对花色起主要作用的类黄酮分于花瓣表皮细胞的液泡中(Tanaka et al. 2常集中在类黄酮途径的代谢工程上。类黄化合物是最常见的花青素，并赋予植物各化学和分子生物学方面已得到很好的表征蛋白质家族已经在许多植物物种中所表个苯环和一个含氧杂环组成(C6-C3-C6)的基化位置和数目的不同将花青素主素(cyanidin)、芍药素(peonidin, 即 3’-甲(petunidin，即 3’-甲基飞燕草素)和锦葵a et al. 2008)。

类黄酮,花色,蓝色花,液泡

图 1-2 花色相关的类黄酮合成途径（Tanaka et al. 2005）Fig.1-2 Flavonoid biosynthesis pathway relevant to flower colour 蓝色花形成机理花青素是水溶性色素，储存在花瓣表皮细胞的液泡中，或在某些情况下，叶子的表细胞液泡中。花色素苷的颜色取决于化学结构，，液泡 pH 值，共着色（通常由黄酮黄酮醇）和金属离子络合，最终的花瓣颜色是通过对这些因素的基因调控来实现的或紫花的颜色可以通过用芳香族酰基修饰的飞燕草素花青素，较高（中性）液泡思兰，2004)和共色素和/或金属离子的存在来实现。其中，最主要原因是蓝色色素积累，培育蓝色花的主要技术路线是使花瓣中合成大量蓝色花色素（孟丽，2006）蓝色花育种基因工程研究进展玫瑰，康乃馨和菊花是最重要的花卉作物，但是植物自身不积累飞燕草素，它们缺
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S682.31

【参考文献】