大麦(青稞)籽粒颜色相关研究进展

青稞是我国青藏高原的主要粮食作物,也是我国藏族同胞的主要口粮。近几年来,由于有色青稞含有丰富的花青素、纤维素、糖类、蛋白质等,得到了人们的喜爱和学者们的关注。本文从有色青稞籽粒颜色的划分、植物花青素的生物学功能及合成调控、有色大麦(青稞)粒色基因的定位3个主要方面简述了有色大麦(青稞)的研究进展,并提出了展望,为人们进一步认识和利用有色大麦(青稞)提供参考,也为青稞粒色基因的定位和相关基因克隆提供依据,期望随着研究的深入,能够培育出优异的有色大麦(青稞)新品种。     

茄子果色研究进展

茄子的果皮颜色是最直观的园艺性状之一，主要是由花青素和叶绿素共同决定，同时也受到各种环境因子的影响。研究表明，果实颜色属于主基因和多基因共同控制的数量性状。目前已经在1、5、7、10号染色体以及多个连锁群上定位到了一些与果色相关的QTLs位点，表型贡献率最高达到了86%～93%。综述了茄子果色的遗传规律、相关的分子调控机制、QTL定位以及分子标记开发的研究进展，为进一步的基因定位、调控网络的深入研究和茄子品种改良提供了参考。     

玉米紫色叶突变体zmpl-1表型分析及基因定位

花青素是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，因其良好的抗氧化功能，也是重要保健化合物，因此发掘玉米花青素分子代谢途径有重要价值。试验对玉米紫色叶突变体zmpl-1进行了表型分析、叶片花青素含量测定、遗传和重测序BSA-seq基因定位分析。结果表明，紫色叶性状在老叶中更严重；突变体紫叶中花青素含量较野生型大幅提高；紫色叶性状可能受3个隐性基因共同调控；重测序BSA-seq定位将该紫色叶性状控制基因定位在4条染色体上207.3 Mb的区间内，包括染色体第2条、第10条、第3条以及第5条。该研究为解析玉米花青素形成分子机制提供了参考。     

不同世代玉米株系及杂交种籽粒产量和颜色研究

为了选育出不同籽粒颜色花青素基因稳定表达的新型自交系及彩色玉米,以含花青素基因BI和CI的京501自交系与京24杂交的后代为试验材料,经多代自交,筛选获得多个花青素基因稳定表达的新型自交系;然后,分别与2个自交系(13号、郑58)进行了杂交、与个别杂交种进行了三交授粉,对这些株系的玉米穗进行了考种和籽粒颜色观察。结果表明:大部分株系的单穗重和单穗产量高于京501,百粒重较京501大;籽粒颜色多样,果皮颜色有红、蓝、黑、棕、橙黄和花斑等;对籽粒解剖和显微观察发现,籽粒颜色主要发生在果皮和糊粉层上,果皮表现出红、棕、花斑等表现型,糊粉层表现出黑、蓝、红、紫、棕色等颜色,与京501的果皮和糊粉层颜色不同;杂交种的产量高于对照(13号×京501,郑58×京501),籽粒颜色有黄、黑或红色等;三交授粉穗上的籽粒是彩色的。通过三交授粉,能够得到不同色彩籽粒的玉米穗子。     

金鱼草rosea1基因在陆地棉中的功能分析

[目的]本试验初步探究控制金鱼草花青素合成基因rosea1在陆地棉中的功能。[方法]运用Gateway?技术分别构建由花椰菜花叶病毒CaMV35S(35S)启动子和纤维特异启动子pEX驱动rosea1基因过量表达载体(分别命名为Ros408和Ros407)及rosea1-GFP融合表达载体,采用农杆菌介导法转化陆地棉品种YZ-1,通过PCR、Southern blot及荧光实时定量RT-PCR检测阳性转基因株系。通过表型观察、花青素含量测定、纤维色素提取扫描分析及RTPCR分析探究rosea1基因在陆地棉中的功能。[结果]亚细胞定位分析显示ROSEA1蛋白定位于细胞核中。获得多个不同拷贝rosea1基因过量表达转基因棉花株系。Ros408植株的花蕾、茎尖小叶片、幼嫩苞叶的颜色均发生改变,花青素含量均显著升高(P0.01)。Ros407纤维与对照相比吸收峰有所增加。另外,参与花青素合成相关基因DFR和ANR在转基因棉花叶片和纤维中表达量均显著上调(P0.05)。[结论]试验初步认定rosea1基因参与调控棉花花青素的合成,本研究为深入分析ROSEA1转录因子的功能及分子调控机制奠定了基础。     

植物花青素合成与基因调控(英文)

文章在阐述植物花青素生物化学合成的基础上,综述了植物花色素苷合成的基因调控及环境、激素化学物质等外在因子对花青素基因调控的影响。结果表明:在植物花青素代谢中,温度、光照、紫外线、施肥状况、激素水平等因素能诱发花青素合成的调节基因或反义基因的表达,从而诱导或抑制了花青素的合成。在调控基因中,一些对花青素合成的结构蛋白表达产生促进作用,一些则具有抑制效应。不同外在因子激活或抑制调控基因的种类与数量不同,因此,产生了不同的花青素组型或相同组型的不同配比,使植物器官表现不同的颜色。     

葡萄等植物DFR基因家族生物信息学分析

二氢黄酮醇4-还原酶（Dihydroflavonol4-reductase,DFR）是花青素合成途径的关键酶之一,也是该途径的关键调控位点之一。该文以葡萄DFR家族为例,对多个物种DFR基因及编码蛋白在基因结构、编码氨基酸基本理化性质、疏水性、功能域、亚细胞定位和进化关系等方面进行了比较分析。为葡萄等富含花青素植物中花青素合成及调控研究提供基础资料。     

植物花青素生物合成与调控研究进展

花青素是植物体内非常重要的一类次生代谢物,有很强的药理活性。花青素在医药保健、药用植物开发等方面具有重要的研究价值和应用潜力。目前研究者基本探明了花青素生物合成途径和分子调控机制,但还没有完全掌握花青素合成的整个网络体系,还需要继续加强对花青素生物合成与调控的研究。因此,对植物花青素生物合成途径、反应酶、结构基因、调控基因及转录因子进行综述,旨在为花青素类植物品种改良和开发提供理论支持。     

枸杞MYB转录因子LrAN2在番茄中的过量表达分析

为明确黑枸杞 LrAN2基因在花青素合成代谢中的调控机制,在与枸杞同属的番茄中做了进一步验证。黑枸杞 LrAN2基因参与调控黑色果实花青素生物合成代谢,同时诱导烟草产生紫色表型,受限于枸杞转基因组培技术,选择枸杞亲缘物种番茄进行 LrAN2转基因功能分析及其调控机制。基于前期分离的 LrAN2开放阅读框序列,通过表达载体构建,荧光定量分析,花青素含量的测定以及液相色谱分析方式对转基因番茄进行检测和分析。结果表明,在番茄材料Maker中过量表达 LrAN2基因,得到深绿色番茄植株。转基因番茄的各个组织部位均有不同程度的花青素积累,花、叶和根细胞中都存在颜色较深色素沉着,叶片中花青素含量和 LrAN2基因的表达量都是最高。 LrAN2的过表达上调DFR和 F3′5′H的表达水平,同时激活飞燕草色素和矢车菊色素的积累。说明 LrAN2基因能够调控花青素的合成。     

花青素代谢调控植物彩叶研究进展

随着经济发展和社会进步,人们对于园林植物的审美有了更高的要求,彩叶植物逐渐成为了市场的新宠,而花青素对叶片颜色形成具有重要的作用。阐述了花青素相关的代谢途径及叶片中花青素代谢的关键结构基因和转录调控因子,归纳了多个环境因子通过调控花青素代谢对叶片颜色的影响,并探讨了通过分子生物学手段改变花青素含量以改良彩叶植物的途径,以期为彩叶植物的开发和利用提供参考。     

红掌花青素合成相关基因的研究进展

红掌是仅次于兰花的第二大热带观赏植物.佛焰苞颜色是红掌育种的主要目标性状,与其所含的花色素种类和含量密切相关.研究表明,花青素是影响红掌花色的主要色素之一,其生物合成受结构基因和调节基因的共同调控.综述了红掌佛焰苞中花青素生物合成相关结构以及调节基因克隆和功能研究进展,为红掌花色的分子育种提供指导.     

玉米籽粒皱缩突变体sh2021的表型分析和基因定位

【目的】分析玉米籽粒皱缩突变体的表型特征并进行籽粒相关基因的精细定位，为揭示该基因调控玉米籽粒发育的分子机制奠定基础。【方法】以玉米自交系‘B73’种植过程中籽粒自发突变个体为材料，命名为shank2021(sh2021)，对其形态学和细胞学特征进行观察；构建分离群体，通过混合群体分离分析法(Bulked segregant analysis,BSA)对基因进行初步定位，筛选交换单株进一步缩小定位区间，最后结合转录组测序及基因功能注释推测控制籽粒缺陷性状的候选基因。【结果】与野生型相比，sh2021籽粒凹陷皱缩、颜色加深、籽粒排列不规则，且百粒质量降低。扫描电镜观察发现，与野生型相比，sh2021胚乳细胞和淀粉粒均显著变小，且淀粉粒大小不均匀。遗传分析结果表明，sh2021是由单个隐性基因突变所致。利用BSA分析方法将目的基因定位在3号染色体末端约13.25 Mb区域。进一步扩大分离群体筛选交换单株，将目的基因定位在标记ID5与ID9之间的529.60 kb范围。通过sh2021和野生型的转录组测序，结合基因功能注释结果，预测Zm00001d044119、Zm00001d044120、...     

有色稻米籽粒颜色遗传研究进展

有色稻米相比于普通白米,具有较高的蛋白质、矿物质元素和维生素,有着较高的食疗和保健价值.水稻种皮颜色的遗传研究虽然在20世纪20年代就已经开始,但是由于试验材料的不同以及种皮颜色划分标准的差异,结果也不尽相同.该文根据前人研究的成果,综述了有色稻米色素的分类、籽粒颜色遗传方式以及候选基因筛选等方面的研究进展,以期为有色稻遗传育种提供参考.     

基于花青素苷合成和呈色机理的观赏植物花色改良分子育种

花色是观赏植物最重要的品质性状之一,是植物自然进化过程中最具适应意义的表型性状,也是表观遗传学研究的重要内容。花青素苷是使花朵呈色的重要色素之一,被子植物中约有80%的科的花朵颜色由花青素苷决定;迄今从自然界分离和鉴定出的花青素苷多达600种,主要由6种花青素苷元衍生而来。花青素苷合成途径是迄今为止研究得最为清楚的植物次生代谢途径之一,它的合成首先取决于类黄酮代谢途径的生成,花青素苷种类的多样性则源于其不同分支途径的形成,在花青素苷元基本骨架上不同位置取代基的差异形成了多种多样的花青素苷。在花青素苷生物合成过程中,分支点酶的竞争机制和关键酶的底物特异性使花青素苷的种类及相应的花色表型具有种属特异性。花青素苷合成后需要转运到液泡中被包裹成色素体,植物细胞中的液泡积累和贮存色素体的能力是影响花青素苷呈色的重要因素,因此,花青素苷在花瓣中的最终呈色还受液泡pH、助色素含量以及金属离子的络合作用等多种细胞内因素的影响。目前,已经在多种植物中获得了与花青素苷合成及呈色相关的结构基因和调节基因,并解析了其功能,成功获得了一些转基因花卉,但是这些基因调控表达的机制,包括转录水平和转录后水平的调控、DNA序列本身的差异和DNA甲基化修饰的调控机制等仍不清楚,转基因植株花色改良的程度也很有限,对于如何将这些机制应用于花色改良的转基因育种也是一个前沿的课题。花青素苷对园艺作物器官呈色机制的解析有助于对花朵呈色机制的理解,观赏植物中花色形成机理的研究对于园艺作物器官呈色机制的解析同样具有重要的参考价值。因此,本文以观赏植物为例,从花青素苷合成分支途径形成的机理、花青素苷生物合成途径的遗传调控机理以及影响花青素苷呈色的主要因素及其遗传调控机理3个方面,对影响植物花朵呈色的机制进行了综述,并对近年来基于花青素苷代谢和呈色机理的花色改良分子设计育种,尤其是国际上广泛关注的蓝色花育种进行了梳理和总结,以期为定向培育具有新奇花色的观赏植物新品种提供参考。     

机械损伤及MeJA对紫粒小麦籽粒花青素积累的影响研究

为探索茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)和机械损伤对紫粒小麦籽粒花青素积累的影响,本研究通过对贵紫麦1号植株分别进行机械损伤(4种损伤方式)、机械损伤并喷施MeJA、单独喷施MeJA等处理,并以未处理作为对照,分析5个处理时期成熟籽粒花青素含量变化。结果显示：机械损伤会改变籽粒花青素含量,进一步喷施MeJA会在机械损伤影响效果的基础上出现增效或抵消的效应,而具体效应根据处理时期和损伤方式而改变,说明MeJA对不同机械损伤处理的调控具有时期特异性。本研究为进一步研究机械损伤及MeJA调控紫粒小麦花青素合成及积累的分子机制奠定了前期基础,也为紫粒小麦抗性育种提供了参考依据。     

萝卜紫红叶色突变体的色素含量及光合特性研究

萝卜作为重要的蔬菜作物,其叶色突变体是培育萝卜新品种的优良种质,是进行叶片色彩变异、色素合成、遗传发育调控机制等一系列研究的理想材料。以化学诱变获得的能够稳定遗传的萝卜叶色突变体mu17为材料,以突变亲本Ra9为对照,观测其植物学性状,测定了光合特性、色素含量、叶绿体超微结构,并采用qRT-PCR检测叶片花青素代谢与调控路径相关基因的表达差异。结果显示：相比于同一时期的对照Ra9植株,萝卜突变体mu17的叶片在整个营养生长期内表现为紫红色,生长较为缓慢,气孔导度、胞间CO₂浓度、蒸腾速率明显升高,但净光合速率显著下降;叶绿素a、b与类胡萝卜素含量均低于对照Ra9,叶片花青素含量则显著高于对照Ra9。由此,推测花青素含量的积累和叶绿素含量的降低是突变体mu17叶色发生变化的主要因素,也是其光合作用下降、植株生长缓慢的主要原因。突变体mu17的花青素合成基因RsCHI、RsCHS、RsF3H及其调控基因RsMYB3、RsMYB4、RsMYB114、RsbHLH155表达水平,均与对照Ra9差异显著;推测RsMYB、RsbHLH等转录因子通过协同调控萝卜花青素合成相关基因RsCHS、RsCHI、RsF3H等的表达水平,促使紫红叶突变体花青素大量积累。上述从生理与分子水平上初步探究了萝卜彩叶突变体的叶色变化机理,为即将开展的突变基因精细定位与图位克隆奠定了良好基础,为改良和培育萝卜新品种提供了理论依据。     

苹果果色转录因子MYB110基因多态性分析

苹果果色主要由花青素等色素控制,花青素是植物的一类黄酮类次生代谢物,赋予植物各种颜色,转录因子MYB110基因参与植物花青素合成调控.本研究通过对MYB110转录因子扩增测序,检测MYB110在22种苹果属植物中的多态性.结果表明,MYB110基因编码区长度均为602 bp,扩增出新疆野苹果和西府海棠等7种材料的基因序列,其多态性位点共有52个,翻译成蛋白质后多态性位点为28个,且多态性位点主要位于非功能结构域,不同苹果果色间存在基因调控差异.     

水稻果皮花青素含量的全基因组关联分析

花青素对人类健康具有重要的保健功能,培育富含花青素的功能性水稻品种是未来绿色健康农业发展的必然需求。然而目前与水稻果皮花青素含量相关的基因资源还十分有限,不利于有色稻米品种的种质创新和遗传改良。为了全面发掘水稻果皮花青素的基因资源,本研究结合花青素无损伤检测和全基因组关联分析方法,以533份水稻种质作为供试材料,检测到了13个果皮花青素含量关联QTL位点,这些QTL位点中包含了除Rc、Rd、Rb及OsMYB3已知与花青素相关的基因外,还包括17个候选基因。通过对候选基因同源性及表达模式分析,初步确定8个MYB基因与1个bHLH基因为新的水稻果皮花青素的候选基因。该研究结果首次全面剖析了水稻果皮花青素的遗传基础,为健康功能性水稻品种的选育提供理论基础与基因资源。     

小麦分蘖抑制基因的功能及其在群体调控中的应用前景

小麦分蘖的数量和质量是影响成穗数和籽粒产量的重要因素,探明小麦分蘖发生及其生长成穗的遗传调控机制与相关遗传因子,可为培育具有理想株型的高产品种、研发合理群体调控技术提供重要理论参考.本文综述了前人在分蘖抑制基因(tin)QTL定位分析、水分供应对该基因表达的影响,以及分蘖抑制基因对根、茎、叶和芽中物质分配的影响和其对小麦产量及构成因素的影响等方面的研究,分析了该基因可能的功能与作用机制.最后对小麦分蘖抑制基因的应用前景进行了总结,并对其在今后栽培和育种当中的研究方向提出了建议,旨在为该基因的广泛应用提供指导.     

不同供钾处理对有色大麦籽粒花青素合成关键酶活性及其花青素积累速率的影响

以有色大麦(LZ01)为试材,研究了4种供钾处理(0、81、162、243 kg·hm^-2)下,籽粒灌浆过程中查尔酮合成酶(CHS)、二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)、花青素合成酶(ANS)和类黄酮3-O-葡萄糖基素转移酶(UFGT)活性以及花青素积累速率的变化。结果表明,无论旗叶还是籽粒CHS、DFR和ANS活性均呈“单峰”曲线型变化趋势,而UFGT活性和花青素积累速率则呈“V”型变化趋势。同时,发现籽粒花青素积累速率与旗叶和籽粒的ANS、UFGT活性呈显著正相关关系,而与旗叶和籽粒的CHS、DFR呈不显著负相关关系。此外,还发现不同施钾处理均能不同程度增强有色大麦籽粒花青素合成过程中CHS、DFR、ANS和UFGT等关键酶的活性和花青素的积累速率,其提高效应均表现为K162>K81>T243>K0。