摘要: 美丽异木棉（Chorisia speciosa）因其花期长久、花色艳丽、观赏性极强，是华南地区常见的优良观花乔木。美丽异木棉是优良的行道树种和观赏乔木，花色是其重要的园艺性状。其花冠常为艳丽的紫红色，而在本校校园发现的白花美丽异木棉突变单株的花冠则... 展开 美丽异木棉（Chorisia speciosa）因其花期长久、花色艳丽、观赏性极强，是华南地区常见的优良观花乔木。美丽异木棉是优良的行道树种和观赏乔木，花色是其重要的园艺性状。其花冠常为艳丽的紫红色，而在本校校园发现的白花美丽异木棉突变单株的花冠则呈淡黄至乳白色，对两者花色素苷合成相关酶基因的表达模式进行分析和比较，将有助于在分子水平上揭示美丽异木棉花冠成色的原因。迄今为止，美丽异木棉花色素苷合成代谢过程中的关键酶基因及其结构特征、遗传进化特征等尚不清楚。因此，本论文针对美丽异木棉在理论研究中试材的独特性和观赏应用上的巨大潜力，以美丽异木棉白花和红花为试材，对美丽异木棉花色苷合成相关酶基因CHS、CHI、DFR、F3H和F3'H的表达量进行分析，明确了控制美丽异木棉花色素苷合成的关键酶基因，并对其基因结构、进化特征、表达特征进行了研究，为探究美丽异木棉花色形成的机理奠定了基础，并未美丽异木棉的基因工程改良提供了理论基础。 本论文获得了以下主要的研究结果: 1、采用半定量RT-PCR的方法，对美丽异木棉白花和红花花瓣中花色素苷合成相关酶基因CHS、CHI、DFR、F3H和F3'H的表达量进行了分析。结果表明，红花中CHI、DFR和F3'H的表达量与白花相当，而CHS和F3H的表达量则明显高于白花，初步证明CHS和F3H是控制美丽异木棉花冠中花色素苷生物合成的关键酶基因。 2、从美丽异木棉的白花和红花花瓣中克隆获得了CHS和F3H基因的全长cDNA，发现白花和红花中CHS基因或F3H基因的序列完全一致，故分别命名为CsCHS和CsF3H。CsCHS基因的cDNA全长为1647bp，包含1170bp的开放阅读框，编码389个氨基酸，预测的分子量和等电点分别为42.6 kDa和6.12。SOPMA预测结果表明，CsCHS蛋白由α-螺旋和大量的无规则卷曲组成，共包含46.02％的α-螺旋(α-helix)、16.2％的延伸片(extended strands)、6.43％的β-转角(β-turn)以及31.36％的无规则卷曲(random coil)。CsF3H基因的cDNA全长为1411bp，包含1101bp的开放阅读框，编码366个氨基酸，预测的分子量和等电点分别为89.4 kDa和5.06。SOPMA预测结果表明，CsF3H蛋白共包含37.43％的α-螺旋(α-helix)、16.94％的延伸片(extended strands)、4.64％的β-转角(β-turn)以及40.98％的无规则卷曲(random coil)。 3、同源比对和进化树分析结果表明，CsCHS和CsF3H基因编码的氨基酸序列与其它植物来源的CHS和F3H序列具有较高的同源性和共同的进化起源。CsCHS属于植物聚酮合成酶（polyketide synthase，PKS）基因家族的成员，而CsF3H属于2-酮戊二酸依赖性双加氧酶(2-oxoglutarate-dependent dioxygenase，2-ODD)基因家族的成员，与同属锦葵科的几种植物位于同一分支。 4、通过实时荧光定量PCR对不同发育时期的美丽异木棉红花和白花花瓣中CsCHS和CsF3H基因的表达特征进行分析，结果表明两个基因的表达水平均与花色素苷的含量呈现出相同的变化趋势，证明CsCHS和CsF3H基因的表达与美丽异木棉花色素苷含量的积累具有相关性，CsCHS和CsF3H是美丽异木棉花色形成的关键酶基因。 5、构建了CsCHS和CsF3H基因的真核超表达载体pCambia1300+CsCHS和pCambia1300+CsF3H,并将其转化到农杆菌EHA105中，为CsCHS和CcF3H基因的遗传转化及其功能分析奠定了基础。 收起