紫色小麦作为一种特殊的种质资源,其果皮中含有大量的花青素,花青素在保健、医疗、食品等各方面都起到重要作用,但是参与花青素生物合成的调控网络是十分复杂的,其中不止有花青素相关基因的参与,植物激素的一些相关基因也可能参与花青素的调控,因此,研究这些基因在花青素合成中起到的作用是非常必要的。本研究的主要研究对象为贵紫麦1号小麦,对花青素合成相关基因在贵紫麦1号和中国春不同时期的表达量进行分析;测定了在贵紫麦不同时期(10dpa、25dpa、35dpa)的生长素和细胞分裂素的含量,以及贵紫麦1号籽粒花青素积累过程中抗氧化酶的含量;根据前期的转录组数据,对生长素和细胞分裂素相关基因的表达热图进行了分析,并利用q RT-PCR技术对相关基因进行验证;克隆GzANS-6D基因并转化烟草,对其功能进行初步鉴定。1.本研究检测了8个花青素相关基因(GzMYB-7D1和GzMYC-2A1属于花青素调控基因,GzCHI-5D、GzANS、GzCHS、GzPAL-6D1-T2、GzDFR-3B-T1和GzF3H-2D属于结构基因)在贵紫麦1号和中国春不同时期(10dpa、25dpa、35dpa)的表达情况。q RT-PCR结果显示,8个花青素相关基因在贵紫麦1号中的表达量都比在中国春中的高,但这8个基因在贵紫麦1号和中国春中表现出不同的表达模式。结果显示GzMYB-7D1、GzPAL-6D1-T2和GzCHI-5D的表达模式与花青素的积累模式一致,GzMYC-2A1、GzANS和GzCHS的表达模式与花青素的积累模式相似,GzDFR-3B-T1和GzF3H-2D的表达模式与花青素的积累模式相反。可推测GzMYB-7D1和GzMYC-2A1参与调控贵紫麦1号花青素的合成,GzCHS、GzPAL-6D1-T2和GzCHI-5D可能与贵紫麦籽粒颜色有着直接的关系,其中GzANS基因在贵紫麦1号中特异性高表达,是其他基因的近两百倍,因此认为其在花青素的积累过程中有着重要作用,而GzDFR-3B-T1和GzF3H-2D对贵紫麦籽粒颜色可能没有直接影响。2.本研究对生长素和细胞分裂素在贵紫麦1号籽粒花青素合成中的含量进行检测,结果表明,在贵紫麦1号籽粒发育的不同时期(10dpa、25dpa和35dpa),生长素的含量变化呈先上升后下降的趋势,在花青素合成的重要时期(25dpa),生长素的含量达到最高,而细胞分裂素的含量则基本呈逐渐降低的趋势。对生长素和细胞分裂素相关基因的热图及表达水平进行分析,发现生长素极性运输载体(GzPIN1和GzLAX3)、生长素受体(GzABP和GzARP)和信号元件(大多数GzARFs和GzAUX/IAAs)在25dpa和35dpa时的表达水平显著高于10dpa,其模式为先增加后减少;细胞分裂素降解基因(GzCKX)和失活基因(GzUGT)逐渐下降,这意味着内源性细胞分裂素的降解或失活被逐渐消除,这些结果表明细胞分裂素在贵紫麦1号籽粒花青素积累的过程中起到负调控作用。在紫色小麦籽粒发育过程中,生长素和细胞分裂素可能通过调控相关基因在花青素积累中发挥拮抗作用。对活性氧含量检测发现活性氧信号也参与了贵紫麦1号花青素积累的调控。3.在贵紫麦1号中克隆得到GzANS-6D基因,构建了GzANS-6D-p BI121的过表达载体并转化到根瘤农杆菌中,通过侵染本氏烟草得到转基因植株。对烟草中的花青素相关基因进行q RT-PCR分析,研究结果发现GzANS-6D过表达基本提高了烟草中其他结构基因的表达量,且该基因在贵紫麦1号中特异性高表达,由此我们推测GzANS-6D是贵紫麦1号籽粒颜色表型差异最为关键的主导因子,但其也并不是唯一的关键基因。本研究结果为以后开展生长素和细胞分裂素参与贵紫麦1号花青素的合成奠定了基础,为深入研究贵紫麦1号GzANS-6D在花青素合成中的功能提供了参考。