论文部分内容阅读
花色作为观赏花卉重要的经济指标,在植物性状改良中成为首要培育目标。本研究利用碳离子束辐照天竺葵幼嫩枝条,在辐照当代筛选出一株稳定遗传的花色突变体LPM。以揭示离子束诱导天竺葵突变体花色变异的机理为目的,本研究通过对天竺葵野生型与突变体表型观察、花色形成原因分析、类黄酮成分和含量鉴定以及花色形成关键结构基因的差异表达分析,系统开展了离子束辐照后突变体花色变浅的机制研究。通过RNA-Seq高通量测序技术对花瓣转录组进行深度测序,筛选野生型和突变体间差异表达的unigene,预测天竺葵花色形成相关基因,最终阐明离子束辐照引起天竺葵突变体花色改变的分子机理,为后续花色改良和新品种选育提供理论基础。以下是本研究的主要内容和结果:1、离子束30Gy辐照处理筛选到一株花色突变体LPM,与对照相比其花色和生理指标均发生了明显改变。解剖学观察显示RWT花瓣细胞中充满了橙红色花青素,而LPM细胞则表现为极浅的粉色。2、分子标记检测出RWT和LPM基因组多态性条带66条,其中有18条是LPM中独有的条带,另外48条是LPM中缺失的,RWT和LPM间相似性系数为0.868,遗传多态性13.2%。3、利用高效液相法测定了RWT和LPM中类黄酮成分及含量,结果表明RWT花瓣中含有的天竺葵素、飞燕草素及矢车菊素是其主要的成色物质,LPM中仅检测到矢车菊素的积累,天竺葵素和飞燕草素的缺失是其花色变浅的根本原因。Q-PCR结果显示LPM中花青素合成早期基因CHS、CHI表达明显下调,ANS在LPM整个花色发育过程中都保持着极低的转录水平,这些基因,尤其是ANS的低表达可能抑制或阻断了花青素的生物合成,最终导致花瓣颜色的变化。4、通过RNA-Seq高通量测序技术建立了天竺葵花瓣转录组数据库,测序共组装获得89817个unigene,在LPM和RWT文库中检测到差异表达基因1503个,其中在LPM中显著上调表达基因700个,显著下调表达基因803个。Unigene在多个公共数据库中检测到同源蛋白,其中在SignalP库中比对最多。KEGG通路富集分析显示差异基因极显著性富集在类黄酮生物合成通路中。5、根据转录组测序数据预测到177个unigene可能涉及18种天竺葵花色形成基因,包括花青素合成基因,花青素修饰基因,黄酮和黄酮醇合成基因,花青素运输有关的基因;另外,预测到多个花色调节转录因子。Q-PCR验证14个结构基因和3类转录因子的表达量,结果与转录组数据基本一致,基因表达以下调为主。