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《西南大学》 2012年
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桑椹花色素苷生物合成关键酶基因的克隆及表达差异分析

张琼予  
【摘要】:桑树Morus alba L.)是落叶性多年生木本植物,属于蔷薇目(Rosales)桑科(Moraceae)桑属(Morus L.)。桑椹(fructus mori)是桑树的果穗,也称桑果(mulberry fruit)。桑椹中含有丰富的次生代谢物质——花色素苷。对桑椹中花色素的代谢规律进行研究既符合我们对于弄清桑树次生代谢网络规律的科研目标,也能为改良果实品质中的色泽,提高桑果经济价值,创新桑树产业的商业价值做出重要贡献。 本研究以桑椹的不同果色为突破口,以花色素苷的生物合成路径为研究主线,探讨产生桑椹果色差异的分子机制。主要研究结果如下: (1)本文采用蒽酮比色法测定桑树白果和红果品种中的总糖含量,实验结果显示,白果品种‘珍珠白’的总糖含量为7.81%,黑果品种‘嘉陵30号’为3.95%、‘红果1号’为3.98%、 ‘大十’为3.69%,白果品种‘珍珠白’的总糖含量为黑果品种的两倍以上。 采用糖量计测定桑树白果和红果品种的糖度值,实验结果显示,白果品种‘珍珠白’的糖度平均值为12%,黑果品种中‘嘉陵30号’为8%、‘大十’7%、‘红果1号’4%,白果品种‘珍珠白’的糖度值为黑果品种的1.5-3倍。 采用酸度计测定桑树白果和红果品种的pH值,实验结果显示,‘珍珠白’的pH值最高为5.71,酸性最弱,‘红果1号’的酸性也较弱,为5.32,‘大十’为3.48,酸性最强的是‘嘉陵30号’,pH值为3.38。 (2)本文采用高效液相色谱法,检测桑椹中花色素苷种类和含量,结果为,桑椹中的花色素苷类型为矢车菊素花色苷,与已有的研究报道一致。桑椹矢车菊素花色素营合成路径的关键酶基因为CHS、CHI、F3H、F3G、DFR和ANS,果桑品种‘嘉陵30号’的矢车菊素-3-葡萄糖苷含量为16.9792 mg/g (干重),‘大十’次之为6.7177 mg/g(干重),‘珍珠白’的花色素苷含量为0.1364mg/g(干重)。白果桑椹在成熟时期几乎没有累积花色素苷,而黑果品种的桑椹在成熟时期大量积累了矢车菊素花色苷,并且果桑品种‘嘉陵30号’的矢车菊素花色苷含量最高,‘大十’含量较低。白果品种‘珍珠白’的桑椹几乎不含花色素苷。 (3)本文采用同源克隆和染色体步移技术,以果桑品种嘉陵30号(Morus atropurpurea Roxb.)桑椹为材料,首次从桑椹中克隆获得多个花色素苷的关键酶基因,其中CHS基因核心序列长度为864bp,编码287个氨基酸;CHI基因全长2402 bp,编码219个氨基酸,由4个外显子和3个内含子组成,CDS全长660bp,;F3H基因核心序列长度为370 bp,编码123个氨基酸;F3H基因核心序列长度为857 bp,编码285个氨基酸;DFR基因核心序列长度为535bp,编码178个氨基酸;ANS基因全长1535 bp,编码358个氨基酸,由2个外显子和1个内含子组成,CDS全长1077 bp。这些研究成果为深入开展桑椹花色素苷关键酶基因的功能与应用研究奠定了基础。 (4)本文采用反转录-PCR技术,对桑树黑果、白果品种花色素苷合成途径的关键酶基因进行表达分析,结果显示,黑果和白果品种的MaPAL、MaCHS、MaCHI、MaF3H、MaF3'H、MaDFR和MaANS均存在一定表达差异,其中MaDFR和MaANS表达差异最显著,明显强于其它关键酶基因的表达差异;且白果品种桑椹在幼嫩时期能检测到MaDFR和MaANS有极低量表达,表明这两个关键酶基因并未缺失。根据实验结果,初步推测MaDFR、MaANS在成熟时期的低表达或不表达是造成桑树白桑椹品种果色变异的主要原因。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S663.9

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