菊花花色嵌合体色素代谢及变异机理的研究

【摘要】菊花（Chrysanthemummorifolium）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。
【作者】闫俊芳；
【导师】谈建中；
【作者基本信息】苏州大学，园林植物与观赏园艺，2014，硕士
【关键词】菊花；花色嵌合体；色素代谢；定量PCR；基因克隆；

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