‘凤丹’牡丹花色变化过程中花瓣色素组成及相关基因表达分析.pdf

摘 要 摘要 牡丹是我国十大传统名花之一，花大色艳，雍容华贵，一直深受广大人民的喜爱。 牡丹花色虽然有九大色系，但少有变色品种。‘凤丹’牡丹在开放过程中存在着花色变 化的现象，花色由紫红色逐渐变为白色，具有很高的观赏价值。然而目前关于花色变化 的分子机制尚不清楚。本研究以 ‘凤丹’牡丹五个不同开放时期的花瓣为实验材料，探 究 ‘凤丹’牡丹花色变化过程中花瓣色素组成及含量与花青苷生物合成相关基因之间 的关系，为深入研究牡丹花色变化的分子机理以及通过基因工程定向培育变色牡丹品 种提供基础。主要研究成果如下： 通过色差仪测定了 ‘凤丹’牡丹花色变化过程中五个不同时期的花瓣花色表型参 数，对各个时期花色进行了数字化的具体描述。在 ‘凤丹’花由紫红色逐渐变为白色过 程中，花色的明度L *值显著增加，色相a*值大幅减少，彩度C*值降低。 利用高效液相色谱仪对 ‘凤丹’牡丹花瓣色素组成进行了定性及定量分析。在 ‘凤 丹’牡丹花中检测出2 种花青苷，分别是芍药花素-3，5-二葡糖苷（Pn3G5G ）和矢车 菊素-3，5-二葡糖苷（Cy3G5G ）。Pn3G5G 是最主要的花青苷，Pn3G5G 在各个时期的 含量占相应时期总花青苷含量的95% 以上。在开花过程中，总花青苷含量从破绽期（S1） 到谢花期 （S5）时期逐渐下降，S5 较S1 时期降低了84.11%。‘凤丹’牡丹花中含有8 种单体酚：儿茶素、柚皮素、对香豆酸、芹菜素、金圣草黄素、木犀草素、槲皮素和山 奈酚，大部分单体酚含量都有不同程度的减少。单体酚作为助色素对花色呈色起辅助 作用。‘凤丹’牡丹花色由紫红色变为白色的主要原因是总花青苷含量的大量减少。 运用实时荧光定量PCR 分析了花青苷合成途径中相关结构基因和调节基因的表达。 DFR 、ANS 和MYB 114L 在S1 时期表现出较高的表达水平，在S1 时期相对表达量分别 是S5 时期的259 倍、68 倍和74 倍。PAL 、DFR 、ANS 、MYB22 、MYB 114L 、bHLH1 基 因五个时期的相对表达量呈逐渐下降趋势，与总花青苷含量的变化趋势一致，且呈极 显著正相关。MYB 113 的表达模式与DFR 、ANS 的表达模式及总花青苷含量变化趋势 相反，均存在极显著负相关关系。PAL 、DFR 、ANS 基因被认为是参与 ‘凤丹’牡丹花 青苷合成的关键结构基因，转录因子MYB22 、MYB114L、MYB113 及bHLH1 可能对 结构基因DFR 和ANS 的表达起着重要的调控作用，其中转录因子MYB113 对‘凤丹’ 牡丹花青苷合成可能起到负调控作用，但具体的调控机制还需进一步研究。 关键词：‘凤丹’牡丹；花色；花青苷；结构基因；转录因子 I 目 录 目 录 摘要I ABSTRACT II 第一章 文献综述 1 1.1 植物花色及花瓣色素研究进展 1 1.2 花青苷生物合成途径 2 1.3 花青苷生物合成相关基因 4 1.3.1 结构基因 4 1.3.2 调节基因 6 1.4 植物花色变化相关研究进展 7 1.5 牡丹花色相关研究进展 8 1.5.1 牡丹花色 8 1.5.2 牡丹花瓣色素 8 1.6 研究目的及意义 10 第二章 ‘凤丹’牡丹花色表型测定 11 2.1 实验材料 11 2.2 实验方法 11 2.2.1 ‘凤丹’牡丹花色表型测定 11 2.2.2 数据处理 11 2.3 结果与分析 12 2.4 讨论 13 第三章 ‘凤丹’牡丹花瓣色素组成及含量分析 14 3.1 实验材料 14