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蕙兰(Cymbidium faberi Rolfe)又名九子兰,九节兰,夏兰等,原产中国,是兰科(Orchidaceae)兰属(Cymbidium)的地生草本植物。在我国栽培历史悠久,除了姿态优雅、花朵淡雅幽香外,其花艺及叶艺也极具观赏价值,为极具潜力的观花、观叶及花香植物。目前,国内外蕙兰相关的研究较少,在蕙兰花香物质的组成方面虽有报道,但在蕙兰花香成分的生物合成和释放等方面尚未有报道。为深入了解蕙兰花香性状的形成机理,本研究通过比较蕙兰营养芽和花芽的转录组数据,从中鉴定和克隆到1个茉莉酸甲基转移酶基因(JMT),并对蕙兰不同花发育时期及不同组织部位茉莉酸甲酯(MeJA)代谢途径中关键基因的表达特性进行了分析;构建了正义表达载体。将CfJMT基因成功转入矮牵牛,并初步分析了其功能,研究结果为深入探讨蕙兰花香成分MeJA的合成过程及调控机理提供了基础。具体研究结果如下:1、通过对蕙兰营养芽和花芽转录组数据分析,结合已报道的蕙兰花香成分。选取了蕙兰花香物质MeJA为本试验的研究重点,通过KEGG pathway分析,从转录组数据库中找到10个蕙兰花香物质合成相关的代谢途径,其中MeJA为α-亚麻酸代谢途径的终产物。在蕙兰转录组数据库中找到该代谢途径中的20个DEGs,从中筛选出5个关键基因CfLOX、CfAOS、CfACX、CfOPR2和CfJMT进行实时荧光定量分析(qRT-PCR),验证了转录组数据的准确性和基因的表达特征。选取蕙兰花发育的不同时期和不同组织部位,分别进行qRT-PCR验证。结果显示,CfACX、CfOPR2和CfJMT基因主要在花芽期表达,CfLOX和CfAOS基因主要在盛花期表达;CfLOX和CfAOS基因在萼片、花瓣和唇瓣中大量表达,在根中相对表达较低;CfACX、CfOPR2基因在根中的相对表达量较高;CfJMT基因在萼片、花瓣和唇瓣中表达量较高,在根和叶片中的表达量低,结果表明MeJA合成关键基因的表达具有时空和组织特异性。2、根据蕙兰转录组数据,成功从蕙兰盛花期花瓣中克隆到1个JMT同源基因,其开放阅读框(ORF)为1125bp,编码374个氨基酸。保守结构域(CDD)分析显示,它具有一个茉莉酸甲基转移酶-7的保守结构域,属于SABATH蛋白家族,氨基酸序列比对结果显示,它与建兰、水稻等单子叶植物的JMT基因同源性较高,聚类在同一分支下,并将其命名为CfJMT;通过酶切位点分析,选取5gl Ⅱ、Spe Ⅰ为限制性酶切位点,分别对pCAMBIA1302和pTG19-T-CfJMT质粒进行双酶切,将酶切产物依次回收、连接、转化、双酶切验证和测序后,成功构建了正义表达载体pC1302-CfJMT。3、将蕙兰CfJMT基因通过农杆菌介导法转化矮牵牛,经PCR检测,成功获得了转CfJMT基因的矮牵牛植株。同时将野生型和转基因矮牵牛株系进行移栽,对其表型进行分析,结果显示转基因矮牵牛叶片变小、色素含量增加。半定量RT-PCR结果表明,CfJMT基因在转基因矮牵牛中能正常转录;qRT-PCR结果显示,转CfJMT基因矮牵牛和野生型矮牵牛相比内源PhAOC基因的表达量在茎和花中升高。初步说明蕙兰CfJMT基因在矮牵牛中转录后参与了矮牵牛叶片发育和色素形成。