蜡梅花被片花青素合成酶基因CpANS1和转录因子CpMYB2的功能解析

发布时间：2020-06-23 06:23

【摘要】：蜡梅(Chimonanthus praecox L.),花开于冬季,在我国已有上千年的栽培历史。蜡梅整朵花的颜色基本是由黄色或者淡黄色的中被片颜色决定的,鲜有其它颜色的报道。目前对蜡梅花色素的研究主要集中在不同蜡梅品种花色素物质的鉴定上。虽然蜡梅花色素在不同品种中略有差异,不过主要色素物质为类黄酮类化合物。作为园林植物,蜡梅的花色性状是一种重要观赏性状,挖掘类黄酮生物合成相关基因并对其分子调控机理进行研究,具有十分重要的理论价值和应用前景。本课题以红心蜡梅和素心蜡梅为研究对象,基于相应的转录组与蛋白组数据库信息,筛选类黄酮合成相关基因,并对与花青素合成有重要作用的花青素合成酶基因CpANS1和转录因子CpMYB2的功能与作用机理进行探究。本课题主要包括三个部分,第一部分为红心蜡梅和素心蜡梅类黄酮合成相关基因的筛选;第二部分为CpANS1基因的克隆和功能研究;第三部分为CpMYB2基因的克隆以及相关分析。主要研究结果如下:1.蜡梅花被片中类黄酮合成相关基因的获得通过构建红心蜡梅H29和素心蜡梅H64不同花发育时期的转录组数据库以及H29盛花期的蛋白组数据库,分离得到134条unigene和30条蛋白序列。结合H29和H64花被片中色素的构成,推导出蜡梅花被片的中类黄酮化合物的生物合成途径。通过对以上2个品种中类黄酮合成相关基因的表达分析,ANS基因的表达对花青素生物合成具有重要的作用,同时蜡梅花被片中黄酮醇合成酶FLS和花青素合成酶AVS1的不存在竞争性表达。2.花青素合成酶基因CpANS1的克隆与功能分析利用实时荧光定量PCR实验CpANS1基因的表达量进行分析,CpANS1在素心蜡梅中表达量极低,能够对冷胁迫进行响应。将CpANS1基因构建超量表达载体转化拟南芥tds4-2突变体,转基因突变体恢复种皮颜色,并在茎和果荚上有明显花青素积累。超表达CpANS1显著提高拟南芥花青素和原花青素的合成能力,上述结果表明CpANS1基因在植物体中具有催化底物白花矢车菊素生成花青素的能力。3.转录因子CpMYB2的克隆与功能分析CpMYB2基因为R2R3-MYB型转录因子,属于与MYB基因家族的S6亚族。对CpMYB2基因的表达量进行分析发现其表达模式与CpANS1一致。通过双荧光素酶实验分析,CpMYB2基因能轻微的激活CpANS1的启动子活性。CpMYB2蛋白具有很强的转录活性,并且转录激活域位于C端。利用酵母双杂交实验证明CpMYB2可以与CpbHLH1和CpbHLH2发生互作,并且CpMTB2与CpbHLH2共表达时,能够提高CpANS1的启动子活性。在全国87个蜡梅品种中,检测到CpMYB2基因的6种变异类型(CpMYB2a/b/c/d/e/f),这些变异的产生大部分是由于3碱基重复(GGA)位点数量差异导致的,而CpMYB2f变异型是由于CpMYB2基因编码区C端4碱基AAAG的缺失突变导致的。目前调查的素心蜡梅品种的CpMYB2位点都是等位基因CpMYB2ff。
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S685.99
【图文】：

反应被代谢生成４－香豆酰辅酶（４－Ｃｏｕｍａｒｏｙｌ－ＣｏＡ）。随后类黄酮生物合成途径第１个逡逑合成酶，查尔酮合成酶（Ｃｈａｌｃｏｎｅｓｙｎｔｈａｓｅ，ＣＨＳ）以丙二酰辅酶和４－香豆酰辅酶为底逡逑物催化生成查尔酮（图１．２）。在ＣＨＳ之后，一系列异构酶、还原酶、羟化酶、糖基转逡逑移酶和酰基转移酶组合出现，修饰类黄酮化合物的基本骨架，形成多种类黄酮化学亚逡逑类。其中黄酮醇３－轻化酶（Ｆｌａｖａｎｏｎｅ３－ｈｙｄｒｏｘｙｌａｓｅ，Ｆ３Ｈ）氧化中心环生成二氢黄酮逡逑醇，随后黄酮醇－３’－轻化酶（Ｆｌａｖａｎｏｉｄ３’－ｈｙｄｒｏｘｙｌａｓｅ，Ｆ３’Ｈ）或黄酮醇３’５’轻化酶逡逑（Ｆｌａｖａｎｏｉｄ３’５’－ｈｙｄｒｏｘｙｌａｓｅ，Ｆ３’５’Ｈ）可在Ｂ环的３’或５’位置羟基化，分别生成二氢逡逑３逡逑

ｎｉｄｉｎ）和无色飞燕草素（Ｌｅｕｃｏｄｅｌｐｈｉｎｉｄｉｎ）。二氢黄酮醇还可以直接天竺葵素（Ｐｅｌａｒｇｏｎｉｄｉｎ）的前体。花青素合成酶（Ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ邋ｓｙｎｔｈ催化以上３种不同类型的无色底物生成相应的花青素类物质，随后同位点的糖基化、酰基化、甲基化修饰后，经谷胱甘肽转移酶（Ｇｌｕｔａｅ，ＧＳＴ）和特定转运体转运并储存至液泡，最终形成稳定而可见的花中，参与类黄酮生物合成途径的基因和相应的功能己经被大量报道，例如拟南芥，玉米，矮牵牛和金鱼草等，基于模式植物中对色素合有大量关于园艺花卉品种的色素合成酶基因的研宄报道，例如芍药，红山茶（Ｗａｎｇｅｔａｌ２０１４），金花茶（Ｚｈｏｕｅｔａｌ２０１７）等。对于花色模式己在许多独特颜色的花中得到研究，例如，在芍药属中（尸Ｃ／／／和基因的共同表达导致了滇牡丹的黄色色２０１５）。相比之下，在芍药（尸／沉增ｆｏｒａ）中，黄色花瓣是由于／ＭＬ、、３Ｇ：Ｔ和基因表达量的减少导致的（Ｚｈａｎｇｅｔａｌ２０１４）。这表明因的表达模式是具有种属特异性的，不同的基因表达模式会导致花而影响植物具有不同的色泽。逡逑

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 黄启玉;;蜡梅盆景的制作与养护[J];花木盆景(盆景赏石);2019年01期

2 栗茂腾;;腊梅还是蜡梅?[J];金融博览;2018年02期

3 程红梅;周耘峰;詹双侯;;蜡梅5个品种的选育栽培及国际登录[J];北京林业大学学报;2017年S1期

4 张敏;朱忠华;;蜡梅(腊梅)的名实考证[J];中药材;2017年11期

5 徐少锋;;论蜡梅的应用现状与发展前景[J];北京林业大学学报;2015年S1期

6 阿蒙;猫小蓟;;蜡梅和梅花还傻傻分不清吗[J];知识就是力量;2017年01期

7 鲁涤非,陈龙清;蜡梅科研究进展[J];北京林业大学学报;1999年02期

8 李盛仙;寒中艳品——蜡梅[J];江苏绿化;1997年01期

9 黄坚钦，张若蕙;蜡梅科9种叶的比较解剖[J];浙江林学院学报;1995年03期

10 周武忠;;神州蜡梅知多少[J];中国花卉盆景;1987年01期

相关会议论文 前1条

1 江英杰;李婷;张弈;潘秋丹;李志能;李名扬;眭顺照;马婧;;蜡梅花芽分化的初步研究[A];中国观赏园艺研究进展2016[C];2016年

相关重要报纸文章 前3条

1 山东省临沂市沂南县新闻中心工作人员 岳希利;是“蜡梅”，不是“腊梅”[N];语言文字报;2019年

2 刘凡渝;蜡梅的盆栽管理技术[N];中国花卉报;2018年

3 湖北日报见习记者 张双双;让植物在课堂“活”起来[N];湖北日报;2019年

相关博士学位论文 前4条

1 杨楠;蜡梅花被片花青素合成酶基因CpANS1和转录因子CpMYB2的功能解析[D];华中农业大学;2019年

2 眭顺照;蜡梅开花过程基因表达的ESTs分析与凝集素基因功能的初步鉴定[D];西南大学;2006年

3 赵冰;蜡梅种质资源遗传多样性与核心种质构建的研究[D];北京林业大学;2008年

4 刘华敏;蜡梅CCCH型锌指蛋白基因CpCZF1和CpCZF2的克隆及功能初步研究[D];西南大学;2017年

相关硕士学位论文 前10条

1 文娟;蜡梅萜类合成酶基因CpTPS10和CpTPS14的克隆表达与功能研究[D];华中农业大学;2019年

2 严乔木;蜡梅花芽分化及发育过程中的转录组特征分析[D];华中农业大学;2019年

3 孟亚南;蔗糖预处理促进蜡梅切花保鲜机理的初步研究[D];华中农业大学;2019年

4 曹蔚希;长株潭蜡梅品种资源及园林应用研究[D];中南林业科技大学;2019年

5 杨丹丹;半蜡梅碱衍生物的合成及生物活性的研究[D];江苏科技大学;2019年

6 李龙波;蜡梅碱类似物的合成及其抑菌活性研究[D];西北农林科技大学;2014年

7 宋碧玉;修剪对蜡梅光合作用和叶片解剖结构的影响[D];四川农业大学;2017年

8 李梅;蕾期喷施赤霉素和氯化钙对蜡梅开花的影响[D];四川农业大学;2017年

9 QAZI SHOAIB ALI;蜡梅的杂交F1代真实性鉴定及遗传多样性分析[D];华中农业大学;2018年

10 李来;蜡梅科四种植物花芽分化及花发育的形态学比较研究[D];华中农业大学;2018年

本文编号：2726928