棉花类黄酮-3’，5’-羟化酶基因（GhF3’5’H）的功能研究

【摘要】：类黄酮是一类重要的植物次生代谢产物,具有多种不同的生理功能,比如使植物花瓣呈现颜色,防御紫外线对植物的伤害,抑制害虫和病原菌侵染等。近年来,有关类黄酮影响植物生长发育的报道日渐增多,它与植物生长素之间的关系已成为研究的热点之一。植物体中类黄酮的合成途径较为复杂,包括从香豆酰CoA和丙二酰CoA开始到飞燕草色素苷、花青素苷和天竺葵色素苷形成的整个过程,涉及多个反应步骤和酶。其中类黄酮-3',5'-羟化酶在此合成途径中催化四个反应步骤,对飞燕草色素苷的合成具有至关重要的作用,是蓝色花色素苷形成的一个关键酶。编码该酶的基因F3'5'H被人们称之为“蓝色基因”。陆地棉类黄酮-3',5'-羟化酶基因(GhF3'5'H)在纤维发育过程中具有较高水平的表达,说明除合成色素以外,GhF3'5'H对生长发育过程也可能具有影响作用。为了进一步了解GhF3'5'H基因,我们在烟草中异源表达GhF3'5'H以研究其生物学功能,并通过对棉花品种“冀棉14”进行遗传转化,以观察GhF3'5'H基因表达变化对转基因棉花性状的影响。主要结果如下： 1.GhF3’5’H基因对花瓣颜色的影响 超量表达GhF3’5’H基因的烟草花瓣颜色由粉红变为紫红,反义抑制该基因的棉花花瓣边缘颜色变浅。表明该基因是一个有生物功能的基因,并在花色的形成中具有一定作用。 2.GhF3'5'H基因对植物生长发育的影响 超量表达GhF3'5'H基因,在一定程度上抑制了转基因烟草幼苗根的生长,促进了下胚轴的伸长,同时也增加了侧根的数量。 超量表达该基因的棉花出现了株高变矮、叶片皱缩、叶片和花朵缩小、部分花结构畸形且高度不育等表型。反义抑制GhF3'5'H基因后,转基因棉花棉铃长轴增加,种子百粒重、铃重和单粒籽棉纤维重略有增大。同时,超量表达该基因的棉花中,生长素运输蛋白体PIN基因的表达水平上调,推测该基因可能通过改变生长素的运输而对植物生长发育产生影响。 本论文利用转基因手段,改变棉花GhF3′5′H基因的表达水平,得到了表型发生变化的转基因材料,为进一步研究棉花GhF3'5'H基因的功能奠定了基础。