一个类黄酮3'-羟化酶参与多星韭花色素生物合成的功能解析

类黄酮3'-羟化酶(F3'H)在花色素苷生物合成过程中起关键作用。明确多星韭F3'H在花色素苷生物合成中的功能,将为多星韭花色形成及改良研究提供基因资源。基于转录组数据从多星韭花朵中克隆获得AwF3'H,并对其进行生物信息学分析,利用Real time PCR对AwF3'H1的表达模式进行分析,并利用蘸花法将AwF3'H转入拟南芥中,同时对转基因植株进行表型观察及花色素苷检测分析。结果表明,Aw F3'H的ORF全长为1545 bp,编码514个氨基酸,属于细胞色素P450家族成员,与洋葱AcF3'H的亲缘关系最近;在所检测组织均有表达,但在雄蕊中表达最高,根中表达最低;与野生型拟南芥相比,转AwF3'H拟南芥T2代幼苗子叶及下胚轴颜色明显加深,矢车菊素与天竺葵素类花色苷积累量显著增加。表明AwF3'H具有类黄酮3'-羟化酶的功能。

桑树黄烷酮-3-羟化酶基因的克隆及在35份桑种质资源植株叶片中的表达差异

黄烷酮-3-羟化酶（F3H）是黄酮类化合物合成途径的关键酶之一,其催化黄烷酮合成的二氢黄酮醇又可经不同代谢途径合成花青素等多种黄酮类物质。以鲁桑（Morus multicaulis）品种育711号植株的幼叶cD NA为模板,利用RT-PCR和RACE技术克隆了桑树F3H基因cD NA的全长序列,将该基因命名为MmF 3H（GenB ank登录号：KU301748）。该基因开放阅读框（ORF）长1 095 bp,编码一个含有365个氨基酸残基的多肽,预测蛋白质分子质量为40.15 kD,等电点为4.93。该基因编码氨基酸序列与川桑（Morus notabilis）F3H的序列相似度高达98%,与其它5种植物F3H也具有较高的序列相似度（79%~82%）,说明F3H基因编码的氨基酸序列具有较高的保守性;系统进化树也显示来自鲁桑的F3H序列与来自川桑的F3H序列聚在一枝,亲缘关系最近。qRT-PCR检测MmF 3H基因在35份桑种质资源植株幼叶中的表达水平存在较大差异,相对表达量较高的达到0.784 5,而较低的仅为0.012 1;用分光光度法测定35份桑种质资源植株桑叶片中的总黄酮和总花青素含量也存在较大差异,而且总黄酮含量的差异与MmF 3H基因表达水平的差异具有一定相关性,推测MmF 3H催化生成的产物属于黄酮类化合物合成途径的上游产物。

荷兰鸢尾突变株‘紫韵’的花色突变相关机理分析

为了探索荷兰鸢尾蓝紫色花及突变紫色花的显色分子机制及色素沉积差异,该研究以蓝紫色野生型‘展翅’和紫色突变株‘紫韵’为材料,通过花色素苷测定、转录组测序和qRT-PCR方法对花色变异进行分析。结果表明:(1)紫色突变株‘紫韵’花旗瓣中的总花色素苷含量(392.7μg·g^(-1))显著低于野生型‘展翅’(543.5μg·g^(-1));与‘展翅’相比,‘紫韵’有3种花色素苷含量显著下降[矢车菊素-3-芸香糖苷含量由144.42μg·g^(-1)降为46.39μg·g^(-1),矮牵牛素-3-(6-鼠李糖基-2-木糖基葡萄糖苷)含量由61.86μg·g^(-1)降为31.67μg·g^(-1),矢车菊素-3-(2G-木糖基芸香糖苷)含量由25.22μg·g^(-1)降为7.65μg·g^(-1)],但6-羟基矢车菊素-3-葡萄糖苷含量由5.88μg·g^(-1)升为10.34μg·g^(-1)。(2)RNA-seq分析共获得46530个unigenes,与‘展翅’相比,‘紫韵’有43个基因上调表达,73个基因下调表达;层次聚类分析发现,花色素苷途径中共有2个差异表达基因——查尔酮合成酶(CHS)基因(IhCHS1)和花青素3-O葡萄糖转移酶(UFGT)基因(IhUFGT1),且二者均下调表达。(3)qRT-PCR分析表明,随着花的发育,IhUFGT1在2个品种中表达量均上升,始花期达到最高,且在‘紫韵’花中的表达明显低于‘展翅’。研究认为,4种花色素苷含量的显著变化,可能是导致花色由野生型‘展翅’蓝紫色向突变株‘紫韵’紫色方向转变的主要原因;IhUFGT1基因在紫色‘紫韵’花中表达量比‘展翅’相对大幅度的降低,致使花色素苷含量相应变化,最终导致花色由蓝紫色转为紫色。