桑树花青素生物合成相关基因及其与桑椹花青素含量的关系研究

发布时间：2020-06-07 04:08

【摘要】：花青素属类黄酮物质,在自然界分布广泛,是植物的主要水溶性色素之一。花青素作为一种天然食用色素,安全、无毒,而且具有一定营养和药理作用,在食品、化妆、医药方面有着巨大应用潜力。桑树作为一种重要的经济作物,已经有几千年的种植历史,不仅可以作为家蚕的饲料,还具有重要的药用价值,桑椹含有丰富的花青素,对人体具有多种生理保健功能。本课题组前期对桑树黄酮类化合物的含量、成分分离纯化以及调控其生物合成的部分基因进行了研究,在此基础上,本实验克隆了桑树查尔酮异构酶基因(MmCHI)、花青素合酶基因(MmANS)、二氢黄酮醇4-还原酶基因(MmDFR),分析了这三个基因及本课题前期研究获得的桑树肉桂酸-4-羟化酶基因(MmC4H)、桑树查尔酮合酶基因(MmCHS)、桑树黄酮醇合成酶(MmFLS)、桑树黄烷酮-3-羟化酶(MmF3H)、在不同桑品种的成熟桑椹、以及桑椹发育不同阶段的表达特征。该研究对于深入了解桑椹呈色的分子机理,相关基因在转基因中的利用以及表达调控桑椹颜色等具有重要的理论指导意义。主要的研究成果如下:1、根据GenBank中包括桑树在内的其他木本植物ANS、DFR和CHI的序列信息,设计引物,并采用PCR方法对鲁桑品种育71-1的同源基因进行了克隆,获得了育71-1品种CHI、ANS和DFR基因的ORF区全长序列,分别命名为MmCHI(GeneBank:MK287781)、MmANS(GeneBank:MK287780)和MmDFR(GeneBank:MK287779)。MmCHI基因ORF区序列长度为519bp,编码172个氨基酸,预测蛋白分子质量为19.7 kD,等电点为5.5;MmANS基因ORF区序列长度为1 077 bp,编码358个氨基酸,预测蛋白分子质量为42.23 kD,等电点5.25;MmDFR基因的ORF区序列长度为1 011 bp,编码336个氨基酸,预测蛋白分子质量为39.51 kD,等电点为5.34。对这三个基因氨基酸序列进行同源比对与进化树分析,发现MmCHI、MmANS和MmDFR有很高的保守性,与川桑与蔷薇科植物相似度非常高。2、为探讨桑椹花青素含量与相关基因表达之间的联系,利用荧光定量PCR技术和溶剂提取法分别对花青素合成途径中CHI、ANS、DFR、C4H、CHS、FLS、F3H等7个相关基因在桂花蜜、白玉王、中椹1号、中椹2号、红果2号、粤椹大10、勐简4号等7份桑种质成熟桑椹中的表达水平以及总花青素含量进行分析。结果表明,花青素合成途径中相关基因对于桑树的花青素合成和果实颜色的形成存在相关联系,基因表达与花青素含量有比较显著的正相关关系。3、利用荧光定量PCR技术对花青素合成途径中7个相关基因在2种果色桑品种果实发育的8个时期的表达进行了分析。研究结果表明桑椹花青素含量随着果实成熟而增加。花青素合成途径中相关基因的表达水平与桑椹花青素含量呈正相关,与桑椹颜色的呈现有着紧密关系。
【图文】：

植物生小分花在植类，和生色[1构上1.1中得（和差异物与环境(生生存能力，且分子有机化花青素也是植植物中的遍从目前来生理生化环10]。上来看，花）。由于环得到了鉴定（peonidin）和矮牵牛素异，这类花青生物和非生且是周围的化合物，包括植被体内一遍布很广泛来说，，在自然环境的差异，花青素都有一环上不同位定，但是其、天竺葵素（petunidin青素的衍生生物)在长期的环境协调过括生物碱、一种重要的次，是花和水然界中已经植物的花和一个基本的置羟基化和中常见的只素（geranium）[12]，它们生物占目前自期进过程黄次生水果经发和果的 C和甲只有m）们的自然

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【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S888.2

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本文编号：2700819