【摘 要】
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花色素苷是使植物组织由红变紫的主要物质。它们常会因各种环境胁迫在植物叶片上合成和积累,因此被称为植物胁迫的“指示物”。影响叶片中花色素苷合成的因素有很多,如温度、光周期和激素等等。通过转录组测序技术的发展,我们可以进一步探索低温、强光诱导下花色素苷合成机理。本研究以四季秋海棠‘超级奥林匹克’的叶片为研究材料,在理想条件下对四季秋海棠叶片进行两种不同胁迫条件下(正常生长条件CK、高光条件HL和低温条
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花色素苷是使植物组织由红变紫的主要物质。它们常会因各种环境胁迫在植物叶片上合成和积累,因此被称为植物胁迫的“指示物”。影响叶片中花色素苷合成的因素有很多,如温度、光周期和激素等等。通过转录组测序技术的发展,我们可以进一步探索低温、强光诱导下花色素苷合成机理。本研究以四季秋海棠‘超级奥林匹克’的叶片为研究材料,在理想条件下对四季秋海棠叶片进行两种不同胁迫条件下(正常生长条件CK、高光条件HL和低温条件LT)处理。并从实验测定的数据中发现,低温和高光胁迫处理在诱导花色素苷合成相关的结构基因(PAL、C4H、4CL、CHI、CHS、F3H、ANS、ANR、LAR、UFGT、DFR、F3’H)表达的同时,转录基因(MYB、MYC、BHLH、WD40)也有相应的应激表达,同时发现转运基因GST在胁迫条件下也有相应的表达变化。另外发现,与花色素苷相关次生代谢物质在胁迫条件下也有一定的含量表达变化。因此用标准曲线法方法对其相关物质(PA、查尔酮、二氢槲皮素)进行了测定和分析。并对低温和高光不同胁迫处理下相关结构基因和转录基因进行q RT-PCR分析。(1)低温胁迫下显著增加花色素苷含量,通过对花色素苷的生物合成路径上相关基因的研究,对照组基因表达量几乎不变,前期关键花色素苷合成基因(PAL、C4H、4CL、CHS)都在3h后有相对表达量,5h时已经出现差异性显著表达;对于中期、后期基因(CHI、、F3H、ANS、ANR、LAR、UFGT、DFR、F3’H),低温胁迫下1d之前已经开始表达,可以得出这几种结构因子响应低温胁迫下花色素苷的合成;持续低温胁迫下12条调控基因(MYB、MYC、BHLH、WD40)也出现了相应基因表达量的变化,因此可以推断出,四季秋海棠绿叶品种中花色素苷的积累在低温条件下,它需要有结构与调控基因两种类型的基因来影响叶片花色素苷的合成代谢。(2)高光胁迫处理下花色素苷含量显著积累增加,同理通过花色素苷的生物合成路径上相关基因的研究,对照组基因表达量几乎不变,前期关键花色素苷合成基因(PAL、C4H、4CL、CHS)都在9h时达到了基因表达量的峰值,对于中期、后期基因(CHI、、F3H、ANS、ANR、LAR、UFGT、DFR、F3’H)也相应在9h处达到了相对表达量峰值;持续高光胁迫条件下12条调控基因(MYB、MYC、BHLH、WD40),出现相对增高表达的变化。可以推断出在高光胁迫处理下花色素苷的积累与结构和调控基因也存在着密不可分的联系;也初步推断出在四季秋海棠叶片中低温花色素苷合成途径相较于高光下花色素苷的合成途径较为复杂。(3)在低温胁迫和高光胁迫处理下,GST基因的相对表达水平发生改变,相对表达水平始于3h。可以推断,在低温和强光下秋海棠叶片中进行的的花色素苷合成,与转运基因GST也存在着密切联系。(4)低温(15/5℃)和高光(600μmolm-2s-1)对四季秋海棠叶片花色素苷的积累均有明显的促进作用,且具有明显的表型变化特征。通过对叶片胁迫处理后,测定了原花青素、查尔酮、二氢槲皮素和花色素苷四个生理指标,用以分析胁迫作用下物质含量的变化与花色素苷合成。结果表明,常温对照组中这四种含量几乎没有变化,而在实验组(低温诱导和高光诱导)中,原花青素、查尔酮、二氢槲皮素这三个物质含量先于花色素苷积累,作为代谢途径上次生代谢产物,可推测出环境胁迫下这三种物质含量变化和花色素苷含量积累密切相关。
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