紫山藥花青素合成積累相關(guān)基因分子特征分析.pdf

1、紫山藥(Dioscorea alata L.)為薯蕷科植物，因具有補(bǔ)腎養(yǎng)胃、生津益肺的功效，并富含大量花青素而被稱為“紫人參”?；ㄇ嗨厥悄壳鞍l(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)自由基清除劑，具有抗氧化作用，在植物對(duì)抗生物脅迫和非生物脅迫時(shí)具有重要作用，并且在園藝、化妝品、食品等方面也具較高的商業(yè)應(yīng)用價(jià)值。目前花青素合成在擬南芥、矮牽牛、葡萄和煙草等作物已有廣泛研究，而在紫山藥中的研究尚未全面開展，相關(guān)研究的不足使得對(duì)紫山藥中花青素合成機(jī)理的探究具有局限性。本研究

2、從花青素合成相關(guān)基因表達(dá)、關(guān)鍵基因探究、轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子表達(dá)及花青素合成相關(guān)基因克隆4個(gè)方面對(duì)紫山藥花青素合成積累機(jī)理進(jìn)行初步系統(tǒng)的探究，為進(jìn)一步研究紫山藥花青素合成代謝提供充分的理論依據(jù)和技術(shù)支持。
　　以引自浙江臺(tái)州的山藥(Dioscorea alata L.)大薯品種中紫山藥和白山藥為試驗(yàn)材料，種植在大田和溫室內(nèi)，分析花青素合成基因(PAL、F3H、F3'H、F3'5'H、DFR、ANS和UFGT)在山藥發(fā)育中表達(dá)情況，以期找出

3、造成紫、白山藥顏色差異的關(guān)鍵基因。結(jié)果顯示ANS和UFGT在紫、白山藥之間表達(dá)量存在極顯著差異(P＜0.01)，高溫干旱脅迫后，除UFGT外，其他基因在紫、白山藥不同器官中具有不同誘導(dǎo)程度的表達(dá)。推測(cè)造成紫、白山藥顏色差異的關(guān)鍵基因可能是UFGT,此基因?yàn)樽仙剿幓ㄇ嗨睾铣蛇^(guò)程中的關(guān)鍵基因。
　　分析花青素合成基因和轉(zhuǎn)錄調(diào)控基因在紫山藥塊莖花青素積累過(guò)程中的表達(dá)情況，結(jié)果顯示花青素合成早期基因PAL、F3H、FYH和F3'5'H在塊

4、莖花青素積累初期表達(dá)量最高，其他時(shí)期表達(dá)量較低，而花青素后期合成基因DFR、ANS和UFGT表達(dá)情況與塊莖中花青素積累動(dòng)態(tài)過(guò)程符合，與此相符的還有TT1、EGL3、TTG1和TTG2轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子的表達(dá)，推測(cè)紫山藥塊莖中花青素合成基因和轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子協(xié)同參與紫山藥塊莖中花青素合成和積累。
　　本研究結(jié)合3'-RACE和5'-RACE技術(shù)克隆得到紫山藥DaF3H、DaFLS1基因編碼序列全長(zhǎng)，GenBank登陸號(hào)分別為:KF561995

5、、KJ022640，二者均屬于2OG-Fe(Ⅱ)雙加氧酶家族。對(duì)二者編碼的氨基酸序列進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化樹分析，結(jié)果顯示DaF3H和DaFLS1基因編碼的氨基酸序列與均獨(dú)立為一枝，與其他作物親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。DaF3H和DaFLS1基因在紫山藥中的表達(dá)情況符合二者表達(dá)特征。針對(duì)DaF3H啟動(dòng)子序列中存在的GT-1元件設(shè)計(jì)遮光處理實(shí)驗(yàn)，表明DaF3H基因表達(dá)受光調(diào)節(jié)，同時(shí)進(jìn)一步證明DaF3H基因表達(dá)與花青素合成積累同步。
　　本研究1）指出了紫