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菊花(Chrysanthemum morifolium)是菊科菊属多年生宿根花卉,居“四大切花”之首,原产我国。丰富的花色变异是其最重要的观赏性状之一,现已选育出了除蓝色系以外的七大色系,以及各种奇异的花色品种,比如双色花、间色花和复色花等。菊花花色嵌合体花色形态多样,观赏价值较高,是菊花育种的重要品种资源,也是研究花色遗传规律、形成机理及调控机制的理想材料。本研究室发现一种菊花花色嵌合体呈黄-紫双色嵌合表型(暂命名为‘su-07’)。常规扦插繁殖能够保持其嵌合性状,但对嵌合花色的形成机制和遗传机理尚不清楚。本研究以该菊花花色嵌合体为试验材料,在了解花色嵌合体生物学特性的基础上,初步研究了不同颜色花瓣中花色素的主要成分及差异,克隆了相关差异基因的cDNA序列,并通过实时定量PCR技术探讨了花色素合成相关基因在不同颜色花瓣中的表达特征,取得了以下主要实验结果。1.通过对菊花花色嵌合体生物学特性的调查与分析,初步探明菊花花色嵌合体为光敏感型植物;在苏州地区8月初开始花芽分化,经60天左右完成分化过程;嵌合植株可分为4种花色表型,嵌合花色可分为5种基本形态;嵌合植株和紫色植株属于混合型嵌合体,而黄色植株属于周缘嵌合体。2.应用形态学、栽培学及组织培养技术对供试材料的遗传稳定性进行了调查与分析,结果表明:嵌合花色性状的遗传稳定性不高,2012年嵌合植株的分离率为48.27%,2013年为46.55%;经花色嵌合体花瓣的组织培养,成功分离并固定了嵌合性状,得到了纯黄色花株系;经扦插繁育技术成功分离到了纯紫色株系。3.利用可见及紫外分光光度法测定菊花总黄酮含量,发现紫色花瓣与黄色花瓣中黄酮含量有显著差异(P<0.01)。以嵌合体不同花色花瓣的花色素提取液为实验材料,进行紫外-可见光光谱分析和高效液相色谱(HPLC)分析,初步探明黄色花瓣中花色素主要成分为查尔酮类物质,紫色花瓣中花色素主要成分是花色素苷和查尔酮类物质,HPLC显示该菊花花色嵌合体的紫色花瓣在520nm处至少含有9种物质,而黄色花瓣在该波长下无任何特征吸收峰。4.应用分子生物学实验技术,从菊花花瓣中克隆了ANS和GAPDH基因的cDNA序列。ANS基因的编码区序列为1068bp,编码355个氨基酸残基和1个终止密码子;同源性分析表明,与其它8种菊科植物的同源性为81-98%。GAPDH基因的编码区序列为1026bp,编码341个氨基酸残基和1个终止密码子,同源性分析表明,GAPDH基因序列相当保守。5.采用实时定量PCR技术,对菊花花色嵌合体中色素代谢相关基因(CHS、CHI、F3H、DFR和ANS)进行差异表达分析。结果表明,5个基因在紫色花瓣中的表达量都最高,嵌合花瓣次之,黄色花瓣最低;DFR和ANS两个基因在紫色花瓣中的表达量极显著高于黄色花瓣,黄色花瓣中几乎不表达。