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孙翊等
, 2011,
瓜叶菊
F3H
同源基因表达与花青素苷合成的相关性分析
,
分子植物育种
Vol.9 No.68 (doi: 10.5376/mpb.cn.2011.09.0068)
1498
二氢黄酮
)
的
C3
位发生羟基化，其催化形成的二氢黄
酮醇
(dihydroflavonol)
是进一步合成黄酮醇和花青素
苷的必要前体物质
(Britsch and Grisebach, 1986;
Clegg and Durbin, 2000)
。因此，其催化的步骤是花
青素苷合成途径与其它类黄酮物质分支途径的主要
交叉点之一
(Pelt et al., 2003;
侯夫云等
, 2009;
吴少
华和张大生
, 2002)
。
1991
年，
Martin
利用差异筛选和
基因图谱结合的方法从金鱼草
(
Antirrhinum majus
)
中
首次分离出了
F3H
基因
(Martin et al., 1991)
；随后，
Britsch
等采用酶纯化法从矮牵牛
(
Petunia hybrida
)
中
分离出了
F3H
的同源基因
(Britsch et al., 1992)
；此后，
在许多物种中分离得到
F3H
同源基因，如苹果
(
Malus
pumila
) (Davies, 1993)
、葡萄
(
Vitis vinifera
) (Sparvoli
et al., 1994)
、银杏
(
Ginkgo biloba
) (Shen et al., 2006)
、
蒺藜苜蓿
(
Medicago truncatula
) (Shen et al., 2010)
、山
茶
(
Camellia japonica
) (Tateishi et al., 2010)
等。已有研
究表明，
F3H
在不同物种基因组中的存在形式不同，
有的只存在单一拷贝，如紫花苜蓿
(
Medicago sativa
)
(Charrier et al., 1995)
、玉米
(
Zea mays
) (Deboo et al.,
1995)
和拟南芥
(
Arabidopsis thalian
) (Pelletier and
Shirley, 1996)
；有的以多基因家族形式存在，如紫苏
(
Perilla frutescens
) (Gong et al., 1997)
、圆叶牵牛
(
Ipomoea purpurea
) (Clegg and Durbin, 2000)
和银杏
(Shen et al., 2006)
。在矮牵牛和金鱼草中，
f3h
位点的
突变可以使
F3H
失去活性，从而产生白色的花
(Schijlen et al., 2004)
。 向 香 石 竹
(
Dianthus
caryophyllus
)
中反义导入
F3H
基因，使花色发生了不
同程度的改变，转基因株系部分或完全失去了原有
的橙色或红色
(Zuker et al., 2002)
。瓜叶菊
(
Pericallis
cruenta
L′Herit;
Senecio cruentus
Masson ex L′Herit)
是一种广为栽培且花色变异丰富的菊科植物，其花
色包括白色、红色、紫色和蓝色等
(
胡可等
, 2009)
。
目前，已经分离获得了瓜叶菊
F3H
同源基因的中间片
段和
3'
末端序列
(GenBank
登录号
: DQ471436)
，片段
所编码的氨基酸序列与其它物种的相似性均较高，
并含有其它物种中高度保守位点
(
胡可等
, 2009)
。然
而，瓜叶菊
F3H
同源基因在基因组上分布的情况尚不
清楚，该基因的表达与瓜叶菊舌状花中色素成分之
间的关系之间关系也并不明确。本试验在对不同花
色瓜叶菊舌状花类黄酮成分分析的基础上，研究了
瓜叶菊
F3H
同源基因在基因组中分布的情况和该基
因表达特性与花色形成之间的关系，以期为瓜叶菊
F3H
同源基因的功能研究以及深入探讨瓜叶菊花色
形成的分子机理奠定基础，并为花色分子育种工作
提供参考资料。
1
结果和分析
1.1
瓜叶菊舌状花中类黄酮的紫外
-
可见吸收光谱特
征分析
采用紫外-可见光分光光度计测得白、红、紫、
蓝
4
个色系瓜叶菊舌状花类黄酮提取液的紫外-可见
吸收光谱值
(
表
1)
并绘制出紫外-可见吸收光谱图
(
图
1)
。从图
1
中可以看出，
4
个色系类样本的黄酮提
取液在紫外光区吸收光谱的主要吸收峰位置十分相
似，均集中在
328 nm
附近，此为花黄素的紫外吸收
特性。
4
个色系类黄酮提取液在可见光区吸收光谱有
一定的差异
(
图
2)
。白色系在可见光区没有明显吸收
峰，而红色系、紫色系和蓝色系在
539~544 nm
有较
表
1
瓜叶菊舌状花类黄酮特征吸收峰
Table 1 The absorption peaks of flavonoids of ligulate flowers of cineraria
舌状花颜色
吸收峰的紫外区波长
(nm)
吸收峰的可见区波长
(nm)
Color of ligulate flowers Ultraviolet area wavelength of absorption peak (nm) Visible area wavelength of absorption peak (nm)
白
色
328.50
n.d.
White
红
色
328.00
539.50
Red
紫
色
327.50
541.50
Purple
蓝
色
327.50
543.50
Blue
注
: n.d.
表示没有检测到
Note: n.d. represent not detected