蓝靛果果实花青苷合成相关调节基因的研究

发布时间：2020-05-10 19:05

【摘要】：蓝靛果果实中含有丰富的花青苷,花青苷是植物体内重要的次生代谢产物,并具有抗氧化活性,能够清除自由基、抗肿瘤,极大有益于人体健康。因此,蓝靛果果实既有药用价值、又有营养价值及食用价值。研究其果实成熟过程中花青苷合成的分子调控机制,可为培育和筛选高含量花青苷的蓝靛果品种提供理论依据。本研究分别以不同品种的蓝靛果果实为材料,从生理、分子及生物信息学分析多个层面综合分析蓝靛果果实成熟过程中花青苷积累的机制,获得如下结果:采用溶剂浸提法并结合pH示差法检测了“6号”和“9号”两个品种蓝靛果果实中的花青苷含量,结果均表现为随着果实成熟而逐渐增加的趋势,且两个品种成熟期的花青苷含量分别为:253.73 mg/100 g、75.24 mg/100 g,“6号”高于“9号”。结合结构基因的表达量、花青苷积累量综合分析,对花青苷积累起关键作用的ANS、UFGT的酶。采用ELISA试剂盒对ANS、UFGT进行酶活性检测。结果表明不同品种的蓝靛果果实中ANS酶均保持较高的活性。利用荧光定量PCR技术重点对“6号”和“9号”果实成熟过程中不同阶段的调节基因MYB、bHLH和WD40进行了表达量分析,结果表明“6号”和“9号”品种中的MYB在不同时期的相对表达量呈现先下降后上升的规律,表达总体趋势与花青苷积累趋势相反,它可能抑制了花青苷积累。bHLH在两个品种不同时期的相对表达量均呈现先下降后上升再下降的规律。WD40的表达量除了“9号”品种3期外,在两个品种的果实发育初期至成熟阶段的表达量均呈上调趋势,说明WD40随着果实成熟促进了花青苷积累。结果表明大部分的调节基因的高效表达是在蓝靛果果实着色至成熟的阶段。以已知物种相关基因序列为参考,设计引物,对花青苷合成相关的调节基因WD40进行完整CDS区克隆及生物信息学分析。理化性质分析表明,该核酸序列全长1230 bp,编码409个氨基酸,属于亲水、膜外蛋白。经序列分析及同源性比对证明克隆序列是WD40。采用高通量测序的方法对“6号”品种的果实进行miRNA测序及生物信息学分析,共鉴定出507条miRNA,其中新的16条,保守的491条,筛选出9条与花青苷合成相关的miRNA,qRT-PCR对表达量较高的miRNA及它们的靶基因进行定量分析,研究发现miR156h-3p、miR396a-3p与靶基因UFGT的表达呈负相关,进一步明确了蓝靛果果实中花青苷合成相关的关键miRNA。
【图文】：

分子结构图,花青素,分子结构

果实的细胞液呈碱性时颜色偏蓝，予植物组织红、蓝、紫色特征的类黄酮次级代谢类黄酮特有的 C3-C6-C3 骨架，见图 1-1，与其害的侵袭。果实中常见花青素主要分为以下六种表 1-1 常见花青素的种类[4]R2 花青素（anthocyaniH 天竺葵色素（PelargoOH 飞燕草色素（DelphinH 矢车菊色素（CyaniOH 牵牛花色素（PetudH 芍药色素(PeonidOCH3 锦葵色素(malvid表示在图 1-1 所示结构上不同基团的取代情况。

过程图,花青苷,羟化酶,酶基因

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文青苷生物合成相关的调节基因研究概况苷生物合成过程主要受到结构基因和调节基因这两类基因的调苷生物合成的结构基因包括苯丙氨酸氨裂解酶（PAL），查尔，，查耳酮黄烷酮异构酶（CHI），肉桂酸-4-羟化酶（C4H），4接酶（4CL），黄烷酮-3-羟化酶（F3H），类黄酮 3’-羟化酶（醇 4-还原酶（DFR），类黄酮 3-O-葡糖基转移酶（UFGT）以及NS）等。花青苷生物合成途径见图 1-2[7]。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S663.9

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