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《华中农业大学》 2016年
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玫瑰类黄酮合成相关基因的克隆和功能解析

罗平  
【摘要】:玫瑰(Rosa rugosa Thunb.)是一种具有重要经济价值的观赏植物,其花色艳丽、香气溢人。玫瑰花瓣是提取香料的重要材料,玫瑰精油因价格高产量低,被人们誉为液体黄金。除此之外,玫瑰花还具有一定的消炎,活血,抗氧化等。然而目前对玫瑰的研究主要局限栽培生理和新品种选育上,随着玫瑰转基因体系的成熟,利用生物技术提高玫瑰产品附加值成为可能。本课题以玫瑰为材料研究类黄酮合成的分子机制。我们从玫瑰花瓣中分离得到二氢黄酮醇还原酶(Rr DFR1)、黄酮醇合成酶(Rr FLS1)和花青素还原酶(Rr ANR)并对它们的功能进行了深入研究。主要研究结果如下:1通过对玫瑰、野蔷薇、桃、香石竹、杜鹃、山茶以及矮牵牛7个物种的红花白花进行色素成分分析,发现红花和白花中都能检测到黄酮醇,而花青素在白花中几乎检测不到。通过对红花白花中类黄酮合成相关基因的表达分析,表明FLS和DFR的竞争性表达与花青素和黄酮醇的积累有关。为了进一步阐明这种调控规律的作用,我们从玫瑰、矮牵牛和桃中分离了FLS基因,从玫瑰和矮牵牛中分离DFR基因。烟草转基因结果表明,超表FLS能够增强黄酮醇的合成,减少花青素的积累,从而使转基因烟草花色由红色变为白色;相反,超量表达DFR基因,抑制内源Nt FLS的表达,促进花青素合成。基于上述结果,我们认为FLS和DFR对共同底物的竞争,分别实现黄酮醇和花青素的合成,从而决定红白花颜色的分化。2利用FPNI-PCR技术从玫瑰中分离得到Rr ANR,构建超量表达载体转化烟草。转基因烟草花色变白,原花青素和ABA含量增加,抗氧化能力增强。通过对Rr ANR转基因烟草和未转基因烟草转录组测序结果的分析,结果表明转基因烟草中有1586个基因上调表达,其中包括相关抗逆基因和次生代谢物合成的相关基因,特别是ABA途径和抗氧化酶系统。为了进一阐明Rr ANR提高植物抗逆性的分子机理,从烟草中分离了Nt ABF。超表达Nt ABF显著提高植株抗逆性以及抗氧化酶相关基因的表达。外源PA和ABA处理同样可以上调Nt ABF和抗氧化酶相关基因的表达。上述结果表明超量表达Rr ANR提高植物抗性是通过活性氧的清除和ABA信号实现的。
【学位授予单位】:华中农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S685.12

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