冬性植物红菜薹在不同温度处理下花青素积累的分子机制

芸薹属植物红菜薹（Brassica rapa）是一种常见的蔬菜,它的花茎和叶柄表皮中均积累有花青素。为了解红菜薹中花青素合成的分子机制,进行了花青素含量的测定和花青素合成相关基因的表达分析。研究结果表明,叶柄表皮中的花青素含量显著高于叶片（去主脉）的花青素含量。同时,叶柄表皮花青素合成相关基因的表达水平高于叶柄（去表皮）和叶片（去主脉）的表达水平,这表明红菜薹中花青素的合成调控发生在转录水平。BrMYBA1仅在叶柄表皮中表达,但BrbHLH1和BrWD40在叶片和叶柄表皮中均能检测到表达。因此,BrMYBA1的转录激活可能与红菜薹的花青素合成相关。连续低温处理时,红菜薹叶柄表皮中的花青素含量逐渐增加,而该组织中花青素合成的结构基因表达水平逐渐降低。     

红和绿香椿芽贮藏过程中花青素和木质素含量变化及相关基因表达分析

为了探究低温贮藏对香椿芽品质的影响,研究以贵州省织金县板桥镇红光村种植的红和绿香椿芽为材料,在4℃低温黑暗贮藏过程中对其叶片和叶柄进行外观形态和组织细胞学观察,花青素、木质素含量及其相关合成基因表达水平分析。结果表明,(1)红香椿芽贮藏3 d后色泽保持较好,而绿香椿芽贮藏1 d后开始出现黑色斑点,且黑色斑点的数量随贮藏时间的延长逐渐增加;(2)红香椿芽叶脉和叶柄木质部细胞比相应绿香椿芽小且数量少;红、绿香椿芽贮藏过程中次生细胞壁均逐渐增厚,且绿香椿芽叶脉和叶柄细胞染色程度较深;(3)在低温贮藏过程中,红、绿香椿芽花青素含量均降低,木质素含量均升高,红香椿芽花青素含量始终高于绿香椿芽,而其木质素含量始终低于绿香椿芽,且红香椿芽升降幅度较小;(4)在采后低温贮藏过程中,香椿芽叶片和叶柄中花青素和木质素相关合成基因的表达水平与花青素和木质素含量的变化趋势基本一致。研究表明,红、绿香椿芽贮藏过程中均发生了木质化和蒸腾失水,花青素含量降低,但绿香椿芽的变化更明显;香椿芽花青素和木质素含量的差异与其合成相关基因的表达水平具有相关性。     

紫背天葵叶片中花青素种类及合成调控基因转录组分析

为获取紫背天葵(Cynura bicolor DC.)叶片中花青素种类及其合成调控基因等信息,该试验以紫背天葵叶背面紫色以及经处理叶背面几乎全绿(对照)的叶片为材料,进行转录组测序分析,同时进行6个相关差异表达基因的qRT-PCR分析和6种花青素苷元的HPLC检测,以揭示紫背天葵特有的花青素苷元及其合成调控关键基因信息。结果表明:(1)在紫背天葵中共获得14个花青素苷元及32个花青素合成调控基因信息,其中表达量差异显著下调的4个基因为Pg(c11692)、Cy(c42112)、ANS(c38551)和3GT(c9064),表达量差异显著上调的2个基因是D FR(c35961)和3GT(c20283)。(2)qRT-PCR检测结果显示,上述6个基因在2种紫背天葵叶中的表达趋势(上调或下调)与转录组测序结果完全一致,但转录组测序检测到的表达趋势差异倍数比qRT-PCR检测结果更加明显。(3)HPLC分析显示,紫背天葵叶中均未检测到Dp、Pt、Pn及Mv等4类花青素苷元,但紫背天葵叶中富含Cy花青素苷元,且背面紫色的叶中Cy类花青素苷元含量(62.21 mg/kg)显著高于绿色叶对照(6.86 mg/kg);背面紫色和全绿叶中的Pg花青素苷元含量均低于0.43 mg/kg。研究推测,Cy和Pg花青素苷元在绿叶紫背天葵(对照)中含量显著降低可能是因为存在1个ANS和1个3GT正调控以及1个DFR和1个3GT负调控所致。     

牡丹叶片红色消退过程中色素变化及相关基因表达分析

该研究以牡丹品种‘满园春光’的叶片为材料,测定不同叶色时期叶片中黄酮醇、花青素、原花青素、叶绿素和类胡萝卜素含量,利用RHSCC和色差仪测定牡丹叶片红色消退过程中不同时期的叶色表型,采用qRT PCR测定不同时期叶片中类黄酮合成相关基因的表达,并分析叶片色素与类黄酮合成相关基因表达之间的关系,以揭示牡丹春季叶片红色消退的潜在原因,为牡丹春季叶片红色消退分子调控机制的研究提供基因资源。结果表明：（1）随着牡丹叶片发育,紫红色消失,黄绿色逐渐形成,并且叶正面和叶背面呈现出两种不同的颜色变化。其中,叶背面的RHSCC值、L^*、a^*值要高于叶正面,而b^*、C^*值则低于叶正面。（2）牡丹红叶期叶片中富含花青素和原花青素,而非红叶期叶片中富含黄酮醇、叶绿素和类胡萝卜素。（3）结构基因PsDFR和PsANS表达量与花青素含量变化趋势一致,而PsFLS和PsANR基因表达量分别与黄酮醇含量、原花青素含量变化一致。（4）转录因子基因PsMYB113表达量与花青素含量呈显著正相关关系,PsMYB4表达量与花青素含量呈显著负相关关系,PsMYBF1表达量与黄酮醇含量呈显著正相关关系。研究发现,花青素合成减少是牡丹春季叶片紫红色褪去的主要原因;牡丹叶片花青素合成减少是PsDFR、PsANS、PsFLS等结构基因协同表达的结果,而PsMYB113、PsMYB4、PsMYBF1可能是调控这些结构基因表达的重要转录因子。     

紫色马铃薯花青素StAN1基因的克隆及功能分析

MYB是植物花青素合成代谢途径中最主要的转录因子。该研究以紫色马铃薯B-5为试验材料,通过同源克隆技术,克隆了马铃薯花青素StAN1基因,并对StAN1基因的表达、遗传转化及其转基因烟草的花青素含量进行分析。结果表明:(1)StAN1基因全长774bp,编码了258个氨基酸;系统进化树分析发现,StAN1与辣椒、茄子、芦竹的亲缘关系最近,与矮牵牛、苹果等的亲缘关系最远。(2)荧光定量PCR分析显示,StAN1基因在马铃薯不同组织均有表达,其表达量从小到大依次为:根叶茎匍匐茎薯皮薯肉。(3)成功构建了表达载体pJAM1502-AN1,并经农杆菌(Gv3101)转化获得根、茎、叶片及叶脉均为紫红色的转StAN1基因烟草,PCR鉴定表明目的基因StAN1已成功转入烟草中。(4)花青素含量分析表明,野生型烟草叶片中花青素含量为2mg/g,叶片颜色为绿色,而转StAN1基因烟草叶片花青素含量达20mg/g,叶片颜色变成了紫红色。     

紫背天葵叶和花中花青素合成相关转录组基因分析

为获取紫背天葵(Gynura bicolor D C.)花青素合成代谢相关调控基因信息,该试验以紫背天葵叶片为材料,以其花朵为对照,进行转录组测序,并进行CHS、CHI、F3H等8类合成酶基因以及MYB、bHLH及WD40等3类转录因子检索,从中选取8个相关差异表达显著调控基因进行qRT-PCR验证分析。结果显示:(1)在紫背天葵中共获得72个花青素合成酶信息,其中差异表达明显的有1个F3′H和2个3GT下调,9个F3H基因中有上调基因4个和下调基因5个。(2)在紫背天葵中获取到238个MYB、113个bHLH和219个WD40转录因子,这3类转录因子中差异表达明显的分别为22个、16个和7个。(3)qRT-PCR结果显示,所选取的8个花青素合成相关调控基因,在紫背天葵叶及花朵中的下调表达趋势与转录组测序结果完全一致,但不同基因差异表达趋势略有不同。研究表明,在紫背天葵叶片和花朵中所存在的大量花青素合成代谢调控基因中,只有少量差异表达显著,但转录因子相比合成酶的调控更为复杂。     

光照强度对成熟红颜草莓果实着色和花青素生物合成的影响及可能的分子机制

为了研究光照对红颜草莓（Fragaria×ananassa Duch.‘Benihoppe’）果实着色、花青素含量及花青素合成相关基因表达的影响,本文采用高效液相色谱法（HPLC）和实时荧光定量PCR技术测定了不同遮阴处理下（透光率100%、75%、25%）草莓果实花青素含量及色素相关基因的表达情况。结果显示,与100%透光率下的草莓果实相比,在75%和25%透光率下合成的花青素含量分别下降了41.58%和92.54%;和花青素合成相关基因的表达也都有不同程度的下降,其中二氢黄酮醇4-还原酶基因（FaDFR）、类黄酮-3'羟化酶基因（FaF3'H）和类黄酮3-O-糖基转移酶基因（FaUFGT）的表达与花青素含量相关性达到显著水平;此外,在遮光条件下转录因子FaMYB10、FaMYB1表达也明显下调。可见,光照是影响草莓果实着色的关键环境因素,遮光抑制色素相关功能基因和转录因子的表达,阻碍了果实中花青素的合成,最终导致果实着色差异。     

‘京红’桃芽变缝合线局部早熟分子机制的探究北大核心CSCD

为了探究桃缝合线局部早熟的分子机制,该研究以‘京红’桃芽变(JHM)及其野生型(JHW)的果实为试材,测定分析了缝合线和果面部位的硬度、花青素含量以及差异基因的表达特征。结果显示:(1)‘京红’桃芽变比其野生型果实晚成熟约2周,芽变果实缝合线部位比果面部位局部早成熟,且提前2周时间转为红色。(2)随着果实的成熟,‘京红’桃野生型及其芽变的果实硬度逐渐降低,花青素含量逐渐升高,并均在花后66 d发生明显变化,芽变缝合线部位硬度比果面部位更低,花青素含量比果面更高。(3)在花后66 d,芽变果实的缝合线与果面部位差异表达基因数高达1889个,显著富集在代谢途径、次生代谢产物的生物合成、植物激素信号转导、苯丙素的生物合成等代谢途径;从中筛选到24个缝合线早熟相关基因,包含5个细胞壁降解相关基因,9个色素合成、调控相关基因,5个乙烯合成与转导相关基因,3个生长素应答基因和2个NAC转录因子。(4)对24个早熟相关基因中的12个差异表达基因进行荧光定量验证结果表明,基因表达趋势与转录组测序结果相一致。研究发现,桃芽变果实种仁产生的乙烯通过缝合线向周围扩散,促进缝合线部位ACS1和ACO1等基因的转录,并合成了较多乙烯,乙烯又进一步调控该部位PG、XTH33、CHS、DFR等细胞壁降解与色素合成相关基因的表达,导致该部位的果肉提前成熟。     

蔗糖调节拟南芥花青素的生物合成

为了探讨糖在花青素合成过程中的调节作用,采用蔗糖和其代谢糖（葡萄糖 和果糖）组合处理拟南芥幼苗.实验结果表明,60 mmol/L蔗糖处理显著提高拟南芥 幼苗的花青素、还原糖含量,并上调花青素合成相关基因（CHS, FLS-1, DFR, LDOX, BANYULS）的转录,对叶绿素含量和UGT78D2基因的转录无影响;20 mmol/L 葡萄糖+20 mmol/L果糖处理,对花青素、叶绿素和还原糖的含量无影响,对花青素 合成相关基因转录影响不一;20 mmol/L蔗糖+20 mmol/L葡萄糖+20 mmol/L果糖处 理后,花青素和还原糖含量介于前两个处理之间,也上调花青素合成相关基因的转 录;但和蔗糖处理组相比,上调UGT78D2基因转录,下调FLS-1基因转录.在不同处 理组之间,花青素含量变化和还原糖含量变化趋势相同,有可能糖在调节花青素 合成的同时也调节还原糖含量.因此,蔗糖既可以通过蔗糖特异信号途径,也可以 和其代谢糖通过其他途径共同调节拟南芥花青素的生物合成.     

穗醋栗MYB10基因克隆结构分析及功能验证

为探究花色苷合成相关转录因子MYB10在不同颜色穗醋栗果实着色差异的分子机理,通过cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of cDNA ends, RACE)法从果实花青素含量有较大差异的黑穗醋栗(Ribes nigrum L.)、红穗醋栗(Ribes rubrum L.)和白穗醋栗(Ribes album L.)中分别克隆出MYB10基因,分别命名为RnMYB10 (KY786107)、RrMYB10 (KY786108)和RaMYB10(MW660848)。系统发育分析表明,RnMYB10和RrMYB10在进化上具有同源性。实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)结果表明:黑穗醋栗各时期果实中MYB10表达量均高于红穗醋栗且远远高于白穗醋栗。随着果实直径加大颜色加深,RnMYB10和RrMYB10表达量呈现先上升后下降的趋势(在果实转色程度75%时达到最大值),RaMYB10表达量极低,几乎无表达。过表达RnMYB10和RrMYB10的拟南芥呈现紫色叶柄和叶片,过表达RaMYB10的拟南芥无明显变化。说明...     

低温对牡丹切花花色和花青素苷合成的影响

以牡丹洛阳红(Paeonia suffruticosa‘Luoyang Hong’)开放级别为蕾开期的切花为材料,研究不同温度(22℃、15℃和4℃)处理对切花花色和花青素苷合成的影响。结果表明:与22℃处理相比,15℃和4℃处理切花花色明度下降、红度和彩度增加,花瓣花青素苷含量增加。对花青素苷合成相关基因表达量分析的结果表明:15℃和4℃低温促进与花青素苷合成相关的PsCHS1、PsCHI1、PsF3'H1、PsANS1、PsDFR1、PsMYB2、Psb HLH1和Psb HLH3基因的表达。低温对花青素苷上游合成途径中PsCHS1和PsCHI1基因进行调控;下游合成途径中PsDFR1、PsANS1和PsF3'H1基因对低温的响应相对敏感,4℃处理后基因的表达量大幅上调,且显著高于15℃处理组。上述所提到的结构基因和调节基因均是受低温调控的关键基因,进而影响牡丹洛阳红切花花青素苷合成与积累。     

番茄果实成熟过程中番茄红素含量及合成相关基因表达的分析

以2个高代自交系粉果番茄MLK1和红果番茄FL1为材料,利用实时荧光定量PCR技术及色差仪法,对果实成熟过程中4个时期的番茄红素含量分析及八氢番茄红素合成酶(Psy1和Psy2)和番茄红素环化酶(Lcy)基因的表达进行研究。结果表明,在番茄果实成熟的过程中,番茄红素的含量也逐渐增高,在完熟期达到最高,且红果中的含量高于粉果中的。在2个番茄品种果实不同部位中,Psy1、Psy2和Lcy基因在果实逐渐成熟的过程中转录水平均逐渐增加,在完熟期表达量最高,且红果FL1中的表达量高于粉果MLK1表达量,果实中Psy基因的表达量高于Lcy基因的表达量。     

RNAi抑制萝卜过氧化物酶基因的效果受光照影响

农杆菌介导的RNAi技术已广泛应用于研究植物基因的功能.本实验应用小块萝卜肉质根体外培养,探讨光照对干扰萝卜过氧化物酶基因Rsprx1表达的影响.结果表明,干扰萝卜过氧化物酶基因Rsprx1表达后,抑制组中过氧化物酶活性显著低于对照组,光照减弱RNAi的抑制作用;抑制作用始于浸染后4 h, 过氧化物酶活性减低时,花青素含量增加,但光照增加花青素含量;HPLC结果显示,与对照组比,抑制组中花青素苷种类和含量有较大差异;花青素合成相关基因（RsCHS、RsDFR和RsLDOX）的mRNA水平在处理后明显上调.此外,过氧化氢酶活性和H2O2含量相应升高.由此表明,光照可影响农杆菌介导的RNAi效果,干扰萝卜过氧化物酶基因Rsprx1表达可以通过影响花青素合成相关基因的表达和过氧化氢含量,从而影响花青素代谢.     

花青素合成途径中分子调控机制的研究进展

花青素是广泛存在于植物中的天然水溶性色素。植物不同物种中花青素生物合成代谢途径的遗传特性和调控机制决定了该物种的花色。目前花青素生物合成途径的研究已清晰透彻。花青素合成途径的调控主要发生在结构基因的转录水平上,受多种转录因子的调控。研究发现,对花青素代谢途径中结构基因起调控作用的重要转录因子,主要包括WD40重复蛋白、b HLH蛋白和R2R3-MYB蛋白,这些转录因子之间的结合及其相互作用决定结构基因的表达。本文着重介绍花青素生物合成途径的分子调控机制,即转录因子通过形成三聚体复合物,与结构基因的启动子结合来调控结构基因的表达,并概述其在花色改造基因工程及定向改变花青素含量中的应用。     

不同成熟度树葡萄叶片中类黄酮合成转录组基因分析

为了解树葡萄(Myrciaria cauliflora)类黄酮合成相关酶差异表达基因信息,对其幼叶和成熟叶进行全转录组测序并比较分析。结果表明,从树葡萄幼叶和成熟叶中获得59 321条单基因簇(Unigenes),在8大数据库共注释到32 912条Unigenes信息,其中类黄酮合成代谢相关酶基因77个,在成熟叶片中显著下调表达的基因6个,包括2个CHI、1个CHS、1个F3H、1个2-羟基异黄酮脱水酶基因和1个ANS。5个差异表达基因经qRT-PCR验证的结果与转录组测序结果相符合。因此,树葡萄叶片中含有大量不同种类黄酮合成代谢相关酶家族基因,成熟叶片中类黄酮含量显著减少是由于少量相关基因显著下调。     

苦荞R2R3-MYB转录因子调控原花青素生物合成的研究

基于苦荞花期转录组数据,该研究筛选并克隆获得一个黄酮代谢相关的MYB类转录因子,并命名为FtMYB23。该基因ORF框长879bp,编码292个氨基酸;系统进化树分析显示,FtMYB23与SG5-MYB亚家族成员聚为一簇,属于典型的R2R3-MYB型转录因子。β-半乳糖苷酶滤纸分析表明,其具有转录激活活性。FtMYB23过表达转基因拟南芥株系的表型分析表明,3个阳性株系的种皮颜色均呈现出比野生型更深的褐色,其叶中原花青素含量均极显著增加(P 0.01),分别为野生型的4.68、3.5和2.8倍。qRT-PCR分析表明,转基因拟南芥中黄酮合成相关的AtCHS、AtCHI、AtF3H、AtF3′H、AtFLS、AtDFR和AtBAN等基因的表达量显著升高(P 0.05),而AtTT12的表达量极显著降低(P 0.01)。研究认为,FtMYB23作为典型的Subgroup5-MYB(SG5-MYB)激活型转录因子,通过促进黄酮合成途径早期关键酶基因的表达,从而提高原花青素的合成与积累。     

茶树芽叶紫化的生理生化分析及其关键酶基因的表达

从生理生化和分子水平方面比较了茶树紫化芽叶与成熟绿色叶片的差异。结果表明,紫色幼嫩新梢中茶多酚、儿茶素总量、咖啡碱含量高于成熟绿色叶片,差异达到极显著。光合色素中,成熟绿叶样品中叶绿素及叶绿素a、b的含量、类胡萝卜素的含量极显著高于幼嫩紫叶样品,花青素含量极显著低于幼嫩紫叶;在研究的9个花青素合成途径关键酶基因中,实时荧光定量PCR分析表明,PAL、C4H、CHS、CHI、F3H、F3'H、F3'5'H、DFR和ANS在幼嫩紫叶中均呈上调表达,从而促进花青素的合成,使芽叶呈现紫色。     

百合鳞茎发育过程中淀粉合成相关酶基因的克隆及表达分析

该研究通过同源克隆技术克隆腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(AGPase)、颗粒结合淀粉合酶(GBSS)和可溶性淀粉合酶(SSS) 3类百合淀粉合成关键酶基因,分析这三类淀粉合成关键酶基因的表达变化,测定百合鳞茎膨大发育中淀粉含量变化。结果表明:(1) AGPase具有GlgC家族蛋白PLN02241蛋白结构特征及cl11394家族蛋白ADP_Glucose_PP与NTP_transferase结构域,获登录号KP751443; GBSS与SSS具有cl10013家族蛋白Glyco_transf_5,GT1_Glycogen_synthase_DULL1_like结构域,获登录号分别为KP751444、KP751445。(2)百合鳞茎形成与膨大发育过程中,淀粉含量呈现递增趋势,鳞茎盘开始分化茎杆时其淀粉含量最高,达到44.52%。鳞茎与叶片部位的三个淀粉合成相关酶基因表达量均逐渐增加;在鳞茎膨大后茎杆分化阶段,三个淀粉合成相关酶基因表达量达到最高,AGPase、GBSS、SSS在鳞片中的表达量分别为10.79,6.92和5.12,叶片中的表达量分别为6.79,5.22和4.41,鳞片中的表达量大幅度高于叶片;淀粉合成相关酶基因的表达量变化与淀粉含量、鳞茎的膨大发育成正相关。这为鳞茎的繁殖生产提供了可通过调节淀粉合成关键酶基因表达促进百合鳞茎膨大发育的思路。