观赏植物花色基因工程研究进展

花色是观赏植物的重要性状,创造新花色是花卉育种的主要目标之一。基因工程技术 在观赏植物花色育种上可弥补传统育种技术的缺陷,因此它在花色育种方面的研究和应用发 展迅速。本文从花的成色作用和花色素种类入手,介绍了花色苷的生物合成,并从花色基因 的种类和克隆、花色基因工程操作的策略和方法等角度综述了近年来观赏植物花色基因工程 的研究进展。同时对我国观赏植物花色基因工程的前景作一展望。     

观赏植物花色基因工程研究进展

花色是观赏植物的重要性状,创造新花色是花卉育种的主要目标之一。基因工程技术在观赏植物花色育种上可弥补传统育种技术的缺陷,因此它在花色育种方面的研究和应用发展迅速。本文从花的成色作用和花色素种类人手,介绍了花色苷的生物合成,并从花色基因的种类和克隆、花色基因工程操作的策略和方法等角度综述了近年来观赏植物花色基因工程的研究进展。同时对我国观赏植物花色基因工程的前景作一展望。     

"彩色马铃薯"块茎花色苷分子结构研究进展

“彩色马铃薯”是指块茎的“皮”和／或“肉”为红、紫、蓝或橙色的马铃薯,其块茎“皮”和“肉”变化多端的着色模式源于花色苷的积累,块茎各种颜色在根本上由花色素决定。在“彩色马铃薯”块茎中已发现6种花色素,即矮牵牛色素、花葵素、锦葵色素、芍药色素、花青素和花翠素;不同颜色块茎所含的花色素种类不同,同一颜色块茎所含花色素种类也可能不同;紫色块茎所含的花色素种类最为多样化。“彩色马铃薯”块茎的各种花色素一般在C3位经过氧一糖苷键实现1个芸香糖基取代,在苷元的C5位,要么以氧．糖苷键实现单葡萄糖基取代,要么不发生取代。“彩色马铃薯”块茎花色苷常在花色素C3位二糖取代基上或在C5位的单糖取代基上进一步发生反式单酰基取代,实现酰基取代的酚酸多为对香豆酸,其次为阿魏酸和咖啡酸。“彩色马铃薯”块茎矮牵牛素、锦葵色素、花葵素和芍药色素的对香豆酸酰化衍生物的惯用名分别为“petanin”,“malvanin”,“pelanin”和“peonanin”。本文可以为“彩色马铃薯”块茎颜色呈现的机理探索及其花色苷的分子结构鉴定提供参考。     

红花玉兰花色形成的初步研究

对红花玉兰不同花色花瓣中营养元素、基础代谢物、花色素苷含量及苯丙氨酸转氨酶(PAL)、苯基苯乙烯酮黄烷酮异构酶(CHI)活性差异进行比较分析,以探讨花色形成的生理机制.结果显示:(1)随着花色的加深,全氮、硝态氮、磷、钾、游离氨基酸和可溶性蛋白含量逐渐降低,铁、锌、可溶性糖和花色素苷含量逐渐升高,PAL和CHI的活性增强.全氮、游离氨基酸、可溶性糖和花色素苷含量在不同花色花瓣中差异显著.(2)相关性分析表明,可溶性糖含量、PAL和CHI的活性与花色素苷含量变化之间呈极显著正相关;钾、锌、铁含量变化与花色素苷含量之间呈显著正相关;全氮、磷、硝态氮含量变化与花色素苷含量之间呈极显著负相关;游离氨基酸和可溶性蛋白质含量与花色素苷含量之间呈显著负相关.研究表明,全氮、游离氨基酸含量降低,可溶性糖、花色素苷含量增加可显著促进花色加深;钾、磷、锌,铁、PAL、CHI通过参与一定的生理代谢,调节花色素苷的形成而影响红花玉兰花色色调的改变.     

花色苷的酶降解

综述了降解花色苷的酶类及其降解机理的研究进展.降解花色苷的酶有花色苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和果胶酶.花色苷酶和果胶酶均能水解花色苷糖苷键产生花色素和糖,花色素很不稳定,因吡喃烊环极易开环可自发转换成无色衍生物.花色苷不能直接作为PPO或POD的底物;PPO和POD氧化、降解花色苷须依赖具邻二酚结构的其他酚类的存在,...     

矮牵牛新种质的花色表型及花色素分析

以27个上海交通大学自育矮牵牛新种质为研究材料,对花色这一重要观赏性状及其花色素进行了系统研究。用RHSCC比色和色差仪测色方法描述了矮牵牛的花色表型,通过特征显色反应初步判断了矮牵牛的花色素类型,以标准曲线法和pH示差法等方法测定了矮牵牛3类花色素的含量。研究表明：这27个矮牵牛种质的花色可归于5个色系,以紫红色和红色为主;矮牵牛花色在CIELab表色系统中分布较广,而且不同色系花色参数的区分度较大。矮牵牛花瓣中含有类黄酮和花色苷,不含或含少量类胡萝卜素。13个被测种质的花瓣类黄酮含量在2.5～12.2 mg·/g–1 ·FW之间,花色苷含量在0.08～3.88 mg·g–1 FWmg/g·FW之间,而类胡萝卜素在矮牵牛花瓣中含量很低,远远低于类黄酮含量,在7个被测种质中,最高仅为0.216 mg·g–1 FWmg/g·FW,最低为0.004 mg·g–1 FWmg/g·FW。以上结果显示,5个色系矮牵牛所含花色素种类不尽相同,含量也有明显差异,其中紫红色系和红色系花瓣大多不含或含极少量类胡萝卜素,黄色系、白色系和紫色系花瓣的类黄酮含量较高,紫色系和紫红色系花瓣花色苷含量较高。     

贺兰山东麓‘马瑟兰’葡萄果实花色苷和原花色素特性分析北大核心CSCD

为了更好地了解宁夏贺兰山东麓不同区域酿酒葡萄‘马瑟兰’果实的花色苷和原花色素特性，以及综合品质的区域差异性，为该品种在贺兰山东麓产区的推广和栽培管理提供参考。研究以银川、农垦玉泉营、青铜峡和红寺堡4个子产区10个代表性酒庄的‘马瑟兰’葡萄为试材，通过偏最小二乘法判别分析(PLS-DA)筛选造成酒庄间果实品质差异的酚类物质指标，并采用主成分分析法(PCA)对不同酒庄‘马瑟兰’果实品质进行综合评价。结果表明，(1)10个酒庄‘马瑟兰’果实的基本理化指标、花色苷和原花色素组分与含量均存在差异，H-Hs酒庄葡萄果皮的花色苷和原花色素含量均为最高，分别达到111.91 mg/g和35.68 mg/g; Y-Mq酒庄葡萄种子原花色素含量最高(108.67 mg/g)。(2)基于果实花色苷和原花色素特性，采用聚类分析将10个酒庄划分为4类，其中H-Hs酒庄单独为一类，且能很好地与其他酒庄分开。(3)PLS-DA分析表明，种子原花色素的表儿茶素没食子酸酯末端亚基(ECG-p)和表儿茶素末端亚基(EC-p)所占摩尔百分比、果皮总花色苷含量和非酰化花色苷含量、果皮原花色素的EC-p所占摩尔百分比是区分10个酒庄果实品质差异的主要指标。(4)PCA分析表明，果实品质综合评价排名前三的酒庄为红寺堡子产区的H-Hs、银川子产区的Y-Mq和青铜峡子产区的Q-H酒庄。可见，贺兰山东麓‘马瑟兰’葡萄果实花色苷和原花色素特性及综合品质表现出明显的产地差异性，并以红寺堡子产区表现较佳。     

月季花发育过程中花色变化的生理生化研究

以月季‘仙境’为材料,观测其正面和反面花瓣在开花过程中6个阶段的颜色和其花色的L*、a*、b*、C*、h*值变化,花瓣组织结构,以及pH值、花色素含量、类黄酮含量、可溶性糖和可溶性蛋白含量,探讨月季花色的呈色机理。结果显示:(1)半开期时,花瓣正面红色最深,花色苷、类黄酮、可溶性糖含量最高,而可溶性蛋白含量则在盛开期时达到最高。(2)pH越小时,花瓣红色越深,而且pH值小范围内的变动,就能导致花色的改变。(3)花色素大部分集中分布在上表皮,并且上表皮呈圆锥形小突起、下表皮为扁平状,故上表皮花色深于下表皮,亮度小于下表皮。(4)a*正面与pH值、花色苷和可溶性糖含量呈正相关关系;a*反面与L*正面、L*反面、b*反面呈正相关关系;L*正面与b*正面、L*反面与b*反面呈极显著负相关关系。(5)众多影响花色呈现的因素中,正面(反面)花色主要是受到花色素苷(L*反面)的直接作用,其他因素则通过影响花色素苷(L*反面)间接影响花色的呈现。     

植物花色形成及其调控机理

综述了植物花色的表现、起源与进化、功能及其调控机制。植物花色主要表现为单色、变色和杂色,是长期进化的结果,主要功能是指示传粉者和保护花器官。花色素主要包括类黄酮、类胡萝卜素和生物碱。花色素的存在及其变化是植物花色表现的化学机制,色素在花瓣中的空间分布及其对光的作用是花色表现的解剖学和光学机制,细胞液pH值、花发育阶段和植物激素是花色表现的植物生理学机制。传粉者、真菌侵染、机械损伤、园艺措施、光、温度、水分、矿质营养和糖等是影响花色的外部因素。花瓣彩斑主要由基因突变或病毒入侵而形成。     

花色素苷生物合成及花色的调控

近年来,花色研究工作备受关注。对于园艺学来说,要培育出自然界中原本没有的新颖花色,很有必要弄清控制花色形成的各种因素。随着分子生物学技术的迅速发展,对花色形成机制的研究已经深入到分子水平,本文主要介绍了花色素的合成与转运、液泡pH值、辅助色素和金属离子对花色的调控。     

花色改造基因工程

自1987年世界首例成功运用转基因技术改造矮牵牛花色以来,花色改造基因工程技术不断展现它在培育新花色品系上的无穷魅力。介绍了近年来运用基因工程技术成功改造花色的3种主要策略:(1)采用反义RNA及共抑制的方法来改变花颜色的深浅;(2)通过导入新基因产生新奇花色;(3)利用转座子构建特殊表达载体,随机激活花色合成的基因来产生嵌合花色。此外,还对转基因株花色不稳定原因进行了讨论。     

花卉花色基因工程的研究现状及存在问题

与传统的花卉育种手段相比 ,基因工程育种具有周期短、目的性强等优点 ,因而成为近年来花卉育种的重要手段之一。花色是花卉育种的一个重要性状 ,自1987年首次通过基因工程方法获得了改变花色的转基因矮牵牛以来 ,花卉花色育种进入了分子时代。简要介绍了近年来国内外花卉花色基因工程及花器官特异表达启动子的研究进展及应用前景。     

Metabolic Engineering to Modify Flower Color

Thanks to the rapid progress in molecular biology of flavonoidbiosynthesis and plant transformation, it has become feasibleto modify the pathway and flower color through genetic engineering.One of the advantages of molecular breeding is that flower colorcan be specifically modified without changing the other characteristicsof the targeted variety. Novel flower color varieties such asbrick-red petunias and violet carnations have been successfullymade by expression of heterologous flavonoid genes. Flavonoidmetabolic engineering has and will give new perspectives inplant molecular biology besides its industrial application. (Received August 26, 1998; Accepted October 9, 1998)     

花卉基因工程研究进展Ⅰ：花色

1987年人们首次通过转基因技术获得了改变花色的矮牵牛,使得花卉选育迈入分子时代。其优点在于可有目的的地改变花卉的某一性状而不影响其它性状,并缩短育种周期。目前,与花色基因工程有关调控机理已日益清楚,分离到大量的相关酶和基因,获得了一批转基因花卉。本文重点介绍了国内外花色基因工程的研究进展,同时简单评述了花卉基因工程研究中存在的问题并展望其应用前景。     

Genetic engineering of flavonoid pigments to modify flower color in floricultural plants

Recent advances in genetic transformation techniques enable the production of desirable and novel flower colors in some important floricultural plants. Genetic engineering of novel flower colors is now a practical technology as typified by commercialization of a transgenic blue rose and blue carnation. Many researchers exploit knowledge of flavonoid biosynthesis effectively to obtain unique flower colors. So far, the main pigments targeted for flower color modification are anthocyanins that contribute to a variety of colors such as red, pink and blue, but recent studies have also utilized colorless or faint-colored compounds. For example, chalcones and aurones have been successfully engineered to produce yellow flowers, and flavones and flavonols used to change flower color hues. In this review, we summarize examples of successful flower color modification in floricultural plants focusing on recent advances in techniques.     

Flower Color Modification by Engineering of the Flavonoid Biosynthetic Pathway: Practical Perspectives

The status quo of flavonoid biosynthesis as it relates to flower color is reviewed together with a success in modifying flower color by genetic engineering. Flavonoids and their colored class compounds, anthocyanins, are major contributors to flower color. Many plant species synthesize limited kinds of flavonoids, and thus exhibit a limited range of flower color. Since genes regulating flavonoid biosynthesis are available, it is possible to alter flower color by overexpressing heterologous genes and/or down regulating endogenous genes. Transgenic carnations and a transgenic rose that accumulate delphinidin as a result of expressing a flavonoid 3′,5′-hydroxylase gene and have novel blue hued flowers have been commercialized. Transgenic Nierembergia accumulating pelargonidin, with novel pink flowers, has also been developed. Although it is possible to generate white, yellow, and pink-flowered torenia plants from blue cultivars by genetic engineering, field trial observations indicate difficulty in obtaining stable phenotypes.     

基因工程在花卉遗传改良中的应用研究

对 1 0年来基因工程技术在花卉花色、形态、抗性、花期、瓶插寿命和花香等重要性状改良中的应用进行了综述 ,并对基因工程在花卉分子育种中的应用前景提出了一些见解     

基因工程在花卉遗传改良中的应用研究

对10年来基因工程技术在花卉花色、形态、抗性、花期、瓶插寿命和花香等重要性状改良中的应用进行了综述,并对基因工程在花卉分子育种中的应用前景提出了一些见解。