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桂花果皮花青素合成途径及其调控的研究

花匠小妙招
2024-12-16 22:27

桂花果皮花青素合成途径及其调控的研究

【摘要】： 桂花(Osmanthus fragrans Lour.),又名木犀、岩桂、九里香,是木犀科木犀属植物,原产我国,是我国特有的常绿阔叶灌木或小乔木经济树种。桂花果实呈椭圆形,春季结果,初期青绿色,4月中下旬果实成熟后变为紫黑色。桂花果皮颜色变化过程中,其果皮内决定颜色的色素成分和这些色素成分的含量变化情况、以及产生的机制还不清楚。本研究中,我们利用代谢组和HPLC技术,对桂花果实成熟过程中的绿色、浅紫色和紫黑色果皮中决定颜色的关键花青素成分和含量进行了分析。同时利用转录组测序技术筛选出花青素代谢途径的关键基因,并对其基因的表达情况进行了分析。研究结果为阐明桂花果皮中关键花青素成分产生和调控的机制,桂花果皮的开发和利用提供理论依据。主要研究结果如下:1.基于代谢组的不同时期桂花果皮花青素成分的差异分析我们利用代谢组的方法,对桂花果实成熟过程中的绿色、浅紫色和紫黑色果皮的化学成分进行了分析。研究表明,桂花果皮中主要花青素成分为矢车菊素-3-O-芸香糖苷和少量的芍药色素-3-O-芸香糖苷。与绿色果皮相比,紫色果皮中矢车菊素-3-O-芸香糖苷和芍药色素-3-O-芸香糖苷在紫黑色果皮中上调了6.68倍和16.98倍。因此,桂花果皮的紫黑色可能主要是由果皮中大量的矢车菊素-3-O-芸香糖苷和少量的芍药色素-3-O-芸香糖苷决定的。2.不同时期桂花果皮的HPLC分析通过高效液相色谱技术(HPLC)分析发现,桂花果皮中主要色素为矢车菊素-3-O-芸香糖苷每克绿色、浅紫色、紫色桂花果皮中的矢车菊素-芸香糖苷含量分别为28μg、332μg、650μg。因此,桂花果皮颜色的差异主要是由矢车菊素-3-O-芸香糖苷含量不同造成的。3.基于转录组测序的不同时期桂花果皮花青素合成途径差异基因表达分析转录组测序结果表明,与绿色果皮相比,花青素合成途径中的关键基因Of CHS、Of CHI、Of F3H、Of F3'H、Of DFR、Of ANS在紫色果皮中,均出现显著上调。其中,DFR和ANS基因上调最多,分别上调7.14倍和5.71倍。说明果实颜色的差异,可能是花青素代谢途径基因的表达量差异造成的。4.不同时期桂花果皮花青素合成途径基因表达量分析荧光定量PCR分析结果表明,Of CHS、Of CHI、Of F3H、Of F3'H、Of DFR和Of ANS这六个基因的表达量在浅紫色和紫黑色果皮中均上调。其中Of CHS、Of CHI、Of F3H、Of F3'H在浅紫色果皮中上调最多,分别上调9.26倍,3.34倍,1.59倍和5.33倍;Of DFR和Of ANS基因在紫色果皮中上调最多,分别上调7.14倍和5.71倍。说明果皮颜色变化是由花青素合成途径中相关基因的表达量上调引起的。5.桂花果皮AN2转录因子的表达模式及亚细胞定位分析构建AN2转录因子和绿色荧光蛋白融合表达载体(35S:AN2-GFP),并以35S:GFP作为对照,利用微压注射的方法转入烟草片中,暗培养12 h,在激光共聚焦荧光显微镜下观察。结果显示,在对照组中GFP荧光存在于细胞核和细胞质中,35S:AN2-GFP重组载体GFP荧光也定位于细胞核和细胞质中,说明AN2转录因子定位于细胞核和细胞质中,并参与相关基因的表达调控。6.桂花果皮AN2转录因子调控DFR和ANS基因表达的初步分析转录组测序分析结果表明,桂花果皮中AN2和DFR、ANS基因的表达模式基本一致,说明转录因子AN2可能参与了DFR和ANS基因表达的调控。构建35S::AN2超表达载体、ANSpro::GUS重组载体和DFRpro::GUS重组载体,分别将35S::AN2/ANSpro::GUS和35S::AN2/DFRpro::GUS载体组合,通过微压注射的方法共转化进烟草叶片;分别以35S::GFP/ANS::GUS和35S::GFP/DFR::GUS载体组合作为对照,孵育36 h,然后对烟草叶片进行染色。结果表明:在对照组叶片中蓝色较浅,而AN2超表达载体的叶片中,叶脉处被染成蓝色,颜色较深,说明AN2超表达促进了GUS基因的表达,AN2转录因子可能与DFR和ANS基因的启动子结合,从而促进GUS的表达。

【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2021