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甜樱桃PavMYB10.1促进PavRiant表达和花青苷积累

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园艺学报 2022年第5期49卷 1023-1030页

作者：李丽仙王烁陈莹邬滢涛王雅倩房月陈学森田长平冯守千山东农业大学园艺科学与工程学院山东农业大学作物生物学国家重点实验室山东泰安271018 烟台市农业科学研究院山东烟台265599

为了解谷胱甘肽S–转移酶(GST)参与甜樱桃花青苷积累的机制,以甜樱桃‘美早’为试材,克隆1个phi类型GST基因PavRiant(XM_021968160)。通过系统进化树分析、qRT-PCR、瞬时表达沉默、酵母单杂交、电泳迁移率试验和荧光素酶报告试验,探究Pa... 详细信息

为了解谷胱甘肽S–转移酶(GST)参与甜樱桃花青苷积累的机制,以甜樱桃‘美早’为试材,克隆1个phi类型GST基因PavRiant(XM_021968160)。通过系统进化树分析、qRT-PCR、瞬时表达沉默、酵母单杂交、电泳迁移率试验和荧光素酶报告试验,探究PavRiant调控甜樱桃花青苷积累的作用。系统进化树分析表明,PavRiant与桃PpRiant蛋白序列相似度最高。果实发育期,PavRiant表达量与花青苷含量和花青苷调控基因PavMYB10.1表达量变化趋势一致。瞬时沉默试验证实PavRiant在甜樱桃花青苷积累调控中发挥重要作用。酵母单杂交和EMSA试验发现,PavMYB10.1结合PavRiant启动子的MRE序列。荧光素酶试验表明PavRiant启动子活性受PavMYB10.1正调控。因此,PavMYB10.1可能通过促进PavRiant的表达促进花青苷的积累。

关键词：甜樱桃花青苷 PavMYB10.1 PavRiant 谷胱甘肽S–转移酶

基于转录组分析ABA促进葡萄花青苷积累相关基因

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中国农业科学 2022年第1期55卷 134-151页

作者：徐献斌耿晓月李慧孙丽娟郑焕陶建敏南京农业大学园艺学院

【目的】分析参与调控ABA促进葡萄着色的相关基因,探讨ABA促进葡萄果实花青苷积累的分子机制。【方法】以‘红巴拉多’葡萄为试材,在转色前期(约花后6周)使用300 mg·LABA对果穗进行浸果处理,以清水处理为对照。观察表型,并利用超高液... 详细信息

【目的】分析参与调控ABA促进葡萄着色的相关基因,探讨ABA促进葡萄果实花青苷积累的分子机制。【方法】以‘红巴拉多’葡萄为试材,在转色前期(约花后6周)使用300 mg·LABA对果穗进行浸果处理,以清水处理为对照。观察表型,并利用超高液相色谱质谱联用仪(UPLC-MS)测定花青苷组分及含量,再利用转录组测序技术从分子水平对ABA促进花青苷积累的机制进行生物信息学分析。【结果】外源ABA处理3 d后,葡萄果实着色明显加深,花青苷种类和含量增多,其中芍药素3-O-葡萄糖苷、锦葵色素3-O-葡萄糖苷两种单体花青苷含量增加最为显著。分析ABA处理18 h和3 d后葡萄果实转录水平的差异,并通过KEGG富集分析发现了11个ABA信号通路基因以及52个与花青苷生物合成和转运相关的基因差异表达,它们均在外源ABA处理后表达上调。通过将差异基因与葡萄转录因子库进行比对,共发现297个转录因子差异表达。进一步分析差异转录因子表达模式,筛选与VvMYBA1表达模式相近的转录因子,发现15个MYB、bHLH、bZIP、NAC、Dof、HD-ZIP等家族的转录因子,其可能参与调控花青苷生物合成。启动子顺式作用元件分析表明,大部分筛选到的差异基因启动子中含有ABRE元件,说明这些差异表达基因的启动子可能为ABA诱导型启动子。对部分候选基因的表达模式进行实时荧光定量(qRT-PCR)分析,证实了RNA-seq的准确性。【结论】ABA促进葡萄花青苷积累涉及11个ABA信号转导、52个花青苷合成和转运相关基因,15个转录因子可能参与调控了这一生物过程。研究结果为揭示ABA促进葡萄花青苷积累的分子机制提供了一定基础。

关键词：葡萄花青苷 ABA 转录组启动子

液质联用法测定不同地域种植的“华墨香5号”黑米中花青苷和酚酸类化合物含量

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华中农业大学学报 2022年第5期41卷 266-272页

作者：杨泽南张庆路李凯凯陈浩华中农业大学环境食品学教育部重点实验室武汉430070 华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室武汉430070

为研究不同种植地域对“华墨香5号”黑米中花青苷和酚酸类化合物含量的影响,在武汉、西安、陵水、宁波等14个地区种植了该黑米品种,通过高压液相色谱串联质谱(HPLC-MS/MS)测定不同种植地域来源的“华墨香5号”样品中靶向代谢物,以外标... 详细信息

为研究不同种植地域对“华墨香5号”黑米中花青苷和酚酸类化合物含量的影响,在武汉、西安、陵水、宁波等14个地区种植了该黑米品种,通过高压液相色谱串联质谱(HPLC-MS/MS)测定不同种植地域来源的“华墨香5号”样品中靶向代谢物,以外标法进行定量分析。结果显示,不同地域种植的“华墨香5号”黑米中花青苷和酚酸类化合物含量存在显著性差异,其中来自西安地区样品检出量最高,含矢车菊素-3-O-葡萄糖苷2.855 mg/g、芍药色素-3-O-葡萄糖苷0.491 mg/g、原儿茶酸0.088 mg/g;黄石地区样品检出量最低,分别为0.865、0.162、0.048 mg/g。表明黑米中花青苷和酚酸类化合物积累显著受到种植环境影响,为生产高营养价值黑米,需针对特定品种筛选合适的种植地域。

关键词： “华墨香5号”黑米花青苷酚酸类化合物地域差异种植环境

石榴花青苷合成相关基因PgMYB111的克隆与功能分析

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园艺学报 2022年第9期49卷 1883-1894页

作者：王沙张心慧赵玉洁李变变招雪晴沈雨董建梅苑兆和南京林业大学南方现代林业协同创新中心南京林业大学林学院南京210037

为研究R2R3-MYB转录因子调控石榴花青苷合成的机理,以石榴品系‘榴花红’(红花)和‘榴花白’(白花)为试材,利用同源克隆技术分离出1个调控花青苷生物合成的R2R3-MYB基因PgMYB111(Pg012177.1)。其CDS全长为1 101 bp,编码366个氨基酸。多... 详细信息

为研究R2R3-MYB转录因子调控石榴花青苷合成的机理,以石榴品系‘榴花红’(红花)和‘榴花白’(白花)为试材,利用同源克隆技术分离出1个调控花青苷生物合成的R2R3-MYB基因PgMYB111(Pg012177.1)。其CDS全长为1 101 bp,编码366个氨基酸。多重比对分析表明,PgMYB111蛋白的N端含有1个R2R3保守结构域,以及1个与bHLH蛋白互作的[D/E]Lx2[R/K]x3Lx6Lx3R结合位点。系统发育树分析表明,PgMYB111与苹果和扁桃具有较高的同源性,聚为一簇。亚细胞定位试验发现,PgMYB111定位于细胞核。PgMYB111在‘榴花红’中的表达量是‘榴花白’的4.3倍,且‘榴花红’花瓣花青苷含量也显著高于‘榴花白’。烟草瞬时表达结果表明转基因烟草叶片的花青苷含量和基因表达量呈先上升后下降的趋势,均在第5天达到最高,分别是未侵染叶片的3.8倍和8.9倍,pBI121空载叶片的3.17倍和5.57倍。结果表明PgMYB111参与了花青苷合成途径并促进其合成。

关键词：石榴花青苷基因克隆亚细胞定位花色

石榴花瓣花青苷生理指标及其生物合成相关基因表达分析

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石榴花瓣花青苷生理指标及其生物合成相关基因表达分析

作者：王沙南京林业大学

学位级别：硕士

石榴(Punica granatum L.)是历史上栽培较早的果树之一,也是国家规划的优势特色经济林树种之一。它是一种集生态、经济、社会与观赏价值于一身的优良果树和园林植物,得到了世界各国的广泛重视。花青苷作为一种以水溶性色素形式存在的次... 详细信息

石榴(Punica granatum L.)是历史上栽培较早的果树之一,也是国家规划的优势特色经济林树种之一。它是一种集生态、经济、社会与观赏价值于一身的优良果树和园林植物,得到了世界各国的广泛重视。花青苷作为一种以水溶性色素形式存在的次生代谢类物质,不仅为植物提供绚丽的色彩,还在植物生长发育过程中起关键作用。本研究为了鉴定调节石榴花瓣花青苷生物合成途径的基因,以‘榴花白’、‘榴花粉’和‘榴花红’三种观赏石榴盛花期花瓣为试材,测定不同花色的观赏石榴花瓣颜色指标,花青苷、蔗糖、类胡萝卜素和类黄酮含量,苯丙氨酸酶(PAL)、查尔酮异构酶(CHI)、4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)、肉桂酸-4-羟基化酶(C4H)和二氢黄酮醇还原酶(DFR)活性。探究不同花色观赏石榴生理指标之间的差异性和相关性。利用生物信息学方法鉴定石榴MYB和bZIP基因家族成员,分析部分基因的表达特性。采用同源重组法克隆得到PgMYB11、PgMYB111、PgbZIP16和PgbZIP34的CDS全长,分析不同花色和不同组织中PgMYB11、PgMYB111、PgbZIP16和PgbZIP34基因的表达特性以及不同花色中石榴花青苷生物合成酶编码基因的表达特性。通过亚细胞定位、烟草瞬时表达和拟南芥转化验证PgMYB11、PgMYB111、PgbZIP16和PgbZIP34的基因功能。主要研究结果如下:(1)‘榴花红’的花瓣色彩饱和度、蔗糖含量、花青苷含量、类胡萝卜素含量、4C L酶活性、CHI酶活性和DFR酶活性显著高于‘榴花粉’和‘榴花白’,而类黄酮含量在‘榴花白’中最高。PAL酶活性和C4H酶活性在‘榴花粉’中最高。(2)蔗糖含量、CHI酶活性和DFR酶活性与花青苷均呈极显著正相关(P花青苷呈极显著负相关(P花青苷积累。(3)从‘泰山红’参考基因组中筛选鉴定出170个MYB基因,聚类为25个亚组(S1～S25),同一亚组中的MYB基因包含相似的保守基序,其中,S7和S6两个亚组能够调控花青苷生物合成途径中EBGs和LBGs阶段生物合成酶编码基因的表达,在花青苷生物合成中起作用。(4)从‘泰山红’参考基因组中筛选鉴定出65个bZIP基因,聚类为13个亚组(A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、M和S),相同亚组中的石榴bZIP基因之间具有相似的基因结构,并存在串联复制现象。拟南芥研究表明,H组中At HY5和At HYH能够促进花青苷合成。(5)PgMYB11全长为1088 bp,编码395个氨基酸,PgMYB111全长为1101 bp,编码366个氨基酸,PgbZIP16全长为510 bp,编码170个氨基酸,PgbZIP34全长为522 bp,编码174个氨基酸。亚细胞定位表明PgMYB11、PgMYB111、PgbZIP16和PgbZIP34四个蛋白均为核定位。q RT-PCR结果表明,这几个基因在石榴果皮和花中表达量较高。(6)构建35S::GFP-PgMYB11、35S::GFP-PgMYB111、35S::GFP-PgbZIP16和35S::GF P-PgbZIP34过量表达载体转化烟草叶片发现,在烟草叶片中这四个基因的表达、花青苷含量和生物合成酶编码基因的表达趋势一致。(7)将构建的35S::GUS-PgMYB11和35S::GUS-PgbZIP16过量表达载体沾花法转化拟南芥后,结果表明T2代拟南芥植株中花青苷含量高于野生型拟南芥,并且促进了花青苷生物合成中主要生物合成酶编码基因的表达。不同浓度蔗糖处理下的PgbZIP16转基因阳性植株中花青苷含量随蔗糖浓度的上升而增加。

关键词：石榴花青苷 bZIP MYB 基因功能

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‘籽银桂’果实花青苷成分与果皮颜色分析

植物科学学报 2022年第5期40卷 677-687页

作者：王小燕张成张敏麻璨璨严继萍段一凡南京林业大学生物与环境学院南方现代林业协同创新中心南京210037 木犀属植物栽培品种国际登录中心南京210037

以常见结籽桂花(Osmanthus fragrans Lour.)品种‘籽银桂’(‘Zi Yingui’)的果皮为材料,分别测定果皮3个颜色时期中叶绿素、类胡萝卜素和花青苷的总含量。利用超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)检测‘籽银桂’果皮中花青苷的成分... 详细信息

以常见结籽桂花(Osmanthus fragrans Lour.)品种‘籽银桂’(‘Zi Yingui’)的果皮为材料,分别测定果皮3个颜色时期中叶绿素、类胡萝卜素和花青苷的总含量。利用超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)检测‘籽银桂’果皮中花青苷的成分与含量,分析花青苷成分积累量的时序性差异与果色的相关性。结果显示,‘籽银桂’果皮转色由叶绿素a降解和花青苷积累引起,且与矢车菊素的积累模式呈正相关。同时,果皮显色受芍药花色素-3-O-芸香糖苷和天竺葵素-3-O-芸香糖苷的影响。矢车菊素-3-O-芸香糖苷、矢车菊素-3-O-阿拉伯糖苷、矢车菊素-3-O-葡萄糖苷和矢车菊素-3-O-对香豆酰葡萄糖苷是与‘籽银桂’果皮紫黑色色素沉积显著相关的花青苷。

关键词： ‘籽银桂’ 植物色素花青苷高效液相色谱串联质谱法果皮着色

光照和渗透胁迫对枸杞离体叶片花青苷积累的影响

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西北林学院学报 2022年第4期37卷 73-78页

作者：郭铁城曾海涛徐皓唐琪赵冠杰崔卓越苟玉琴陕西理工大学生物科学与工程学院/秦巴山区生物资源与生态环境省部共建国家重点实验室(培育)/陕南秦巴山区生物资源综合开发协同创新中心陕西汉中723000

为研究不同光照和渗透胁迫条件对枸杞离体叶片花青苷积累的影响,该研究使用萌发后25 d的‘宁杞7号’红枸杞和黑果枸杞无菌苗离体叶片进行不同光照(白光、红光、蓝光、远红光)和渗透胁迫(蔗糖浓度梯度)处理7 d,然后测定枸杞离体叶片中花... 详细信息

为研究不同光照和渗透胁迫条件对枸杞离体叶片花青苷积累的影响,该研究使用萌发后25 d的‘宁杞7号’红枸杞和黑果枸杞无菌苗离体叶片进行不同光照(白光、红光、蓝光、远红光)和渗透胁迫(蔗糖浓度梯度)处理7 d,然后测定枸杞离体叶片中花青苷含量。结果表明:1)枸杞离体叶片中花青苷积累受培养基中不同浓度蔗糖影响差异显著,花青苷积累随培养基中蔗糖浓度的升高先升高再降低,在白光(15000 lx)下蔗糖浓度500 mmol/L时,‘宁杞7号’红枸杞和黑果枸杞离体叶片花青苷的积累均达到最大值;2)相同浓度蔗糖的渗透胁迫下,不同波长单色光对枸杞离体叶片中花青苷积累的影响差异显著:蓝光(450 nm)下,黑果枸杞离体叶片中花青苷的积累显著高于‘宁杞7号’红枸杞,黑果枸杞离体叶片中花青苷积累量最高值超过相同渗透胁迫白光处理时花青苷积累量的3倍;红光(650 nm)和远红光(730 nm)下,‘宁杞7号’红枸杞离体叶片中花青苷的积累显著高于黑果枸杞,且远红光下2种枸杞离体叶片花青苷积累差异更显著,但绝对值较低。结果表明,蔗糖浓度400~500 mmol/L的渗透胁迫条件下可适于诱导枸杞离体叶片中花青苷积累,短波长的蓝光较适合黑果枸杞离体叶片中花青苷诱导,而长波长的红光更适合红枸杞离体叶片中花青苷诱导。该研究结果为后续以枸杞离体叶片或悬浮细胞作为生物反应器低成本大规模生产花青苷提供了重要依据。

关键词：枸杞花青苷离体叶片单色光蔗糖

谷子花青苷合成相关基因的鉴定与生物信息学分析

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分子植物育种 2023年

作者：赵孟瑶康庆芳赵影李雪垠山西农业大学生命科学学院

花青苷在植物生长发育过程中具有多种生理功能，鉴定谷子花青苷合成相关基因，为谷子花青苷合成机制与相关基因功能研究提供理论依据。利用谷子的全基因组数据库以及水稻和拟南芥花青苷合成相关基因，通过多种生物信息软件及在线网站对... 详细信息

花青苷在植物生长发育过程中具有多种生理功能，鉴定谷子花青苷合成相关基因，为谷子花青苷合成机制与相关基因功能研究提供理论依据。利用谷子的全基因组数据库以及水稻和拟南芥花青苷合成相关基因，通过多种生物信息软件及在线网站对谷子花青苷合成相关基因进行鉴定，并分析其蛋白质理化性质、系统进化、基因位置、基因结构、启动子顺式作用元件、GO注释与组织表达情况。在谷子中共比对到20类共59个花青苷合成相关基因；谷子与水稻花青苷合成相关基因有更近的亲缘关系；同一类谷子花青苷合成相关基因的基因结构较为相似；谷子花青苷合成相关基因的启动子顺式作用元件中，与光、茉莉酸甲酯和脱落酸相关的响应元件个数最多；谷子花青苷合成相关基因的表达具有组织特异性，大部分基因的表达在灌浆期达到最高水平，在成熟籽粒中只有个别基因高表达。谷子大部分花青苷合成相关基因的表达在灌浆期达到最高水平，光、干旱胁迫、茉莉酸甲酯和脱落酸与谷子花青苷合成存在紧密联系。

关键词：谷子花青苷结构基因生物信息学

山茶‘赤丹’及其芽变品种花瓣中花青苷成分与花色的关系

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林业科学 2019年第10期55卷 19-26页

作者：李辛雷王佳童孙振元殷恒福范正琪李纪元中国林业科学研究院亚热带林业研究所杭州311400 林木遗传育种国家重点实验室/中国林业科学研究院林业研究所北京100091

【目的】研究山茶‘赤丹’及其芽变品种花瓣中花青苷成分与含量,结合花色表型分析,明确其花色形成的物质基础,揭示其花青苷成分与花色关系,为山茶花色芽变育种提供依据。【方法】按照CIE L^*a^*b^*表色系法测量山茶‘赤丹’及其芽变品... 详细信息

【目的】研究山茶‘赤丹’及其芽变品种花瓣中花青苷成分与含量,结合花色表型分析,明确其花色形成的物质基础,揭示其花青苷成分与花色关系,为山茶花色芽变育种提供依据。【方法】按照CIE L^*a^*b^*表色系法测量山茶‘赤丹’及其芽变品种花色,利用高效液相色谱-光电二极管阵列检测(HPLC-DAD)和超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱(UPLC-Q-TOF-MS)联用技术定性定量分析其花瓣中花青苷成分与含量,运用多元线性回归方法研究花青苷成分与花色之间的关系。【结果】山茶‘赤丹’及其芽变品种花瓣中共检测到7种花青苷,分别是矢车菊素-3-O-β-半乳糖苷(Cy3Ga)、矢车菊素-3-O-β-葡萄糖苷(Cy3G)、矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-咖啡酰]-β-半乳糖苷(Cy3Ga E Caf)、矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-咖啡酰]-β-葡萄糖苷(Cy3G E Caf)、矢车菊素-3-O-[6-O-(Z)-p-香豆酰]-β-葡萄糖苷(Cy3G Zp C)、矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-p-香豆酰]-β-半乳糖苷(Cy3Ga Ep C)和矢车菊素-3-O-[6-O-(E)-p-香豆酰]-β-葡萄糖苷(Cy3G Ep C)。山茶‘玉丹’花瓣中未检测到花青苷,山茶‘金碧辉煌’中未检测到Cy3G E Caf。【结论】山茶‘赤丹’及其芽变品种花瓣的花色随其总花青苷及主要花青苷成分含量增大而加深;粉红色和红色花瓣中主要花青苷成分为Cy3G和Cy3G Ep C,黑红色花瓣中主要花青苷成分为Cy3G和Cy3Ga;随着花瓣中Cy3Ga和Cy3G比例的增大花色加深。Cy3G和Cy3G Ep C是决定山茶‘赤丹’及其芽变品种花色的主要花青苷,其含量的增大显著增加花瓣的红色程度。

关键词：山茶芽变花青苷花色超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱