花器官液泡pH调控花色形成的研究进展

植物花色是观赏植物研究的一个重要方向。花色受诸多因素影响,液泡pH是重要因素之一。从液泡pH调控花色变化的化学原理和质子泵调控液泡pH变化的分子机理两大方面,阐述了花器官细胞液泡pH对花色的影响,分析了目前尚待解决的关键问题并对未来的研究进行展望,为进一步研究液泡pH相关基因的功能及其分子调控机制奠定基础,对观赏植物的花色调控和花色分子育种具有重要意义。

烟草液泡pH相关基因NtPH1的CRISPR/Cas9敲除载体的构建

植物液泡pH的碱性程度是蓝色花形成的一个重要因素。烟草NtPH1是矮牵牛蓝色花形成相关的控制液泡pH的PhPH1基因的直系同源基因。为了研究其功能,本研究利用植物CRISPR/Cas9系统构建NtPH1的双靶点敲除载体。通过对NtPH1基因片段的序列分析,选择两个PAM序列相距60 bp的位点作为靶序列,通过重叠PCR直接把两个靶位点分别拼接到AtU6-29和AtU6-26两个启动子驱动的sgRNA表达盒上,再利用Golden Gate克隆的方法把其连入pYLCRISPR/Cas9Pubi-H载体,重组克隆经菌落PCR筛选、质粒DNA酶切鉴定与测序,获得了NtPH1基因的双靶点敲除载体pCas9-PH1T1T2。这为进一步开展NtPH1基因的功能研究与蓝色花的基因工程应用奠定了基础。

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。

依据理化性质分析牡丹花色形成的影响因素

对5个不同花色的牡丹品种花瓣解剖结构、色素分布、理化性状及类黄酮合成相关基因的表达进行了观测与分析,结果表明:不同花色牡丹品种的表皮细胞形态存在差异,类黄酮和金属元素(Al和Fe)质量分数与牡丹花色值显著相关。类黄酮为主要影响因素,天竺葵素、矢车菊素和芍药素作为主要色素,槲皮素和木樨草素作为辅助色素,共同参与了红色系的形成;查尔酮、芹菜素、槲皮素和金圣草黄素影响了黄色花的形成。结合8个类黄酮生物合成相关结构基因的表达模式分析显示,CHI、DFR、ANS基因控制花青苷的合成,CHI、F3H、F3’H和FLS基因控制黄酮、黄酮醇以及查尔酮的合成,分别在红色及黄色品种中高表达。因此,牡丹不同花色的形成主要受相关基因表达以及类黄酮质量分数的调控,而金属元素(Al、Fe)和花瓣表皮细胞形态也能在一定程度上影响花色的呈现。

观赏植物蓝色花形成的机制

在观赏植物中,蓝色系的花卉属于较为罕见的种类,也是花卉育种一直以来的目标。本文对蓝色花卉的花青素代谢途径,影响蓝色花卉形成的核心色素种类,花青素转运方式,花青素在液泡中的积累,花青素的共价修饰,分子间辅色作用,金属离子和液泡pH等影响因素进行系统地介绍和讨论,以期为培育新的蓝色花卉提供参考。

荔枝果皮的褐变

荔枝果皮的褐变一直是商业上的一个主要采后问题。大多数人认为褐变是由于果实失水后多酚氧化酶(PPO)活性增加引起的,它导致了花青苷的迅速降解,使果变褐。然而,支持此理论的实验证据很少。最近,澳大利亚和以色列着重研究果皮液泡的PH值对花青苷颜色和稳定性的影响。本文综述了研究荔枝果皮褐变的方法,并针对目前流行的PPO引起花青苷降解的理论提出一些疑问。

花青素苷调控研究进展

花青素苷是决定植物花色的主要色素。近年来,随着分子生物学技术的发展及研究的深入,花青素苷调控机理越来越清晰。该文主要论述了花青素苷生物合成、分子修饰、助色素、液泡pH值、金属离子、转录因子等调控机制,以期为花色改良提供理论参考。

蓝色玫瑰研究进展

蓝色玫瑰是长期困扰各国花卉育种学家的花卉品系之一。对近年来影响蓝色花形成的因素 ,如细胞中的花素苷成分、助色素、液泡 p H值等因素的研究进行综述 ,提出了通过基因工程培育蓝色玫瑰的可能途径和需要解决的主要问题。

蓝色花形成分子机理研究进展

花色是观赏植物的重要特征,在自然界中蓝色花占比很少,很多观赏植物都缺少蓝色种质。因此,研究蓝色花形成的分子机理对于蓝色花定向育种具有重要意义。研究表明,花色的形成主要是通过花青苷积累,花青素通过糖基化形成花青苷,再通过酰基、甲基化修饰及金属离子络合反应,在特定的液泡pH环境中呈现出稳定的蓝色。该文从花青苷合成与代谢途径入手,对蓝色花形成关键基因功能、花青苷各位点酰化的影响、金属离子的作用、液泡pH值相关基因研究及蓝色花分子育种等方面进行综述。