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花青素是一类具有重要生理活性的天然水溶性色素。目前,拟南芥、葡萄、矮牵牛等多种植物中的花青素合成途径已有报道。但花青素的生物合成是一个复杂的生物过程,涉及众多结构基因和调控基因的参与,其合成的分子调控机制还不清楚。本研究采用基于Solexa高通量链特异性转录组测序技术,分析了不同发育时期桑椹中mRNAs和lncRNAs的表达谱变化,鉴定了参与桑椹花青素合成的mRNAs和lncRNAs,并利用生物信息学技术对鉴定基因的调控网络进行了分析,探讨了催化花青素合成途径最后一步反应的矢车菊素-3-O-葡萄糖苷转移酶(Mul-UC3GT)和处于花青素合成初始阶段的查尔酮合成酶(Mul-CHS)两个关键酶基因对花青素合成的调控作用及其表达调控机制进行了研究,为全面揭示桑椹花青素合成途径的分子调控机制奠定了基础,同时为果桑品质的遗传改良提供了候选基因,对于促进桑树功能基因组学研究具有重要意义。本研究的主要结果如下:(1)桑椹高通量链特异性转录组测序文库的构建及测序分析成功地构建了青果期桑椹(MG)、红果期桑椹(MR)、紫熟期桑椹(MP)的链特异性转录组测序文库,并利用Illumina Solexa测序技术对其进行了测序分析。共鉴定到153620个转录本,106233个m RNAs,18226个lncRNAs。其中,在桑椹不同发育时期差异表达的mRNAs有10230个,差异表达的lncRNAs共有4219个。通过生物信息学分析在差异表达基因中鉴定出了211个与花青素合成相关的m RNAs,243个与花青素合成相关的lncRNAs。(2)桑树Mul-UC3GT基因在花青素合成过程中的作用及其表达调控分析利用PCR技术从桑椹中克隆得到了Mul-UC3GT基因,构建了其植物表达载体,并侵染拟南芥获得了转基因植株。通过对野生型和转基因植株中花青素含量的测定发现,Mul-UC3GT基因在拟南芥中超表达使转基因植株中花青素的积累量增加,使花青素合成途径中Mul-UC3GT基因的上游基因二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)和无色花青素双加氧酶(LDOX)基因的表达量明显升高,而参与花青素糖基化修饰的尿苷二磷酸葡萄糖-类黄酮葡萄糖基转移酶(UFGT)和UDP-糖基转移酶(UGT75)基因的表达量在转基因拟南芥中显著降低。前期研究发现Mul-UC3GT基因可以被mul-miR472靶向,为分析mul-miR472对Mul-UC3GT基因的表达调控作用,利用overlap PCR技术构建桑树人工mi R472基因Mul-aMIR472,构建了其植物表达载体,并侵染拟南芥获得了转基因植株,将转Mul-UC3GT基因拟南芥和转Mul-aMIR472拟南芥杂交,获得了杂交植株,荧光定量PCR分析发现Mul-aMIR472在杂交植株中能产生成熟的mul-miR472,并能够靶向Mul-UC3GT基因,抑制Mul-UC3GT基因表达,进而降低杂交苗中花青素的积累量,表明Mul-UC3GT基因在花青素的生物合成过程中具有正调控作用,其表达在转录后水平上受mul-miR472的靶向调控。(3)Mul-CHS基因在花青素合成过程中的作用及其表达调控分析利用PCR技术从桑椹中克隆得到了Mul-CHS基因,构建了该基因的植物表达载体,转化拟南芥获得了转Mul-CHS基因植株,通过对野生型和转基因植株中花青素含量的测定发现,Mul-CHS基因在拟南芥中超表达使转基因植株中花青素的积累量增加,花青素合成途径中查尔酮合成酶催化反应的上游基因,肉桂酸-4-羟化酶(C4H)和4-羟基肉桂酰辅酶A连接酶(4CL)基因的表达量在转Mul-CHS基因植株中明显降低,而花青素合成途径的下游结构基因查尔酮异构酶(CHI)和黄烷酮3-羟化酶(F3H)基因的表达量则显著升高。高通量测序分析发现一种lncRNA(Mul-CHS-AS)的核苷酸序列与Mul-CHS基因的核苷酸序列反向互补,为了研究Mul-CHS-AS对Mul-CHS的表达调控作用,利用PCR技术克隆获得Mul-CHS-AS基因,构建了其植物表达载体,并通过转基因技术获得了转Mul-CHS-AS基因拟南芥。将转Mul-CHS基因拟南芥和转Mul-CHS-AS基因拟南芥杂交,获得杂交苗。荧光定量PCR分析发现在拟南芥杂交苗中Mul-CHS基因表达量与转Mul-CHS基因拟南芥相比表达量明显降低,杂交苗中花青素积累量也显著降低,表明Mul-CHS基因对花青素的生物合成具有正调控作用,其表达受Mul-CHS-AS基因的抑制。