《單瓣跳枝梅花紅白嵌合花色形成的分子機制》是依託北京林業大學，由馬開峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：單瓣跳枝梅花紅白嵌合花色形成的分子機制
- 依託單位：北京林業大學
- 項目負責人：馬開峰
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
花色是觀賞植物的一個重要品質特性，也是新品種鑑定的重要性狀之一。隨著花卉市場的蓬勃發展和生活品質的提高，具有高觀賞價值的新奇花色已經成為人們的迫切需求。跳枝梅花花朵為紅白嵌合色，具有重要觀賞價值和科學研究價值，然而關於梅花嵌合體形成的分子機制並不清楚。本項目以梅花‘單瓣跳枝’不同色彩花瓣組織為樣本，擬採用高效液相色譜-質譜聯用、轉錄組測序與甲基化組測序等技術手段研究以下內容：（1）鑑定不同色彩花瓣組織主要成色物質的異同；（2）分析不同顏色花瓣組織中差異表達基因及調控途徑；（3）分析基因組胞嘧啶的甲基化狀態及差異甲基化區域（differentially methylated regions，DMRs）；（4）發現並定位轉座子，檢測其甲基化狀態與模式，及其對所插入基因序列表達模式的影響。通過以上研究，旨在以創新的角度解析梅花嵌合花色形成的分子機制，為觀賞植物花色遺傳改良奠定一定理論基礎。
結題摘要
梅花是我國傳統名花，其花色是重要的觀賞品質特徵之一。‘單瓣跳枝’梅花是同一植株上開白、紅色2種顏色花的品種，具有較高觀賞價值和開展花色遺傳改良的科研價值，但嵌合花色形成的分子機制仍不清楚。本項目以DNA甲基化表觀遺傳修飾機制研究為切入點，解析表觀遺傳變異、轉座子的轉座對基因表達量的調控作用，以期解析梅花嵌合花色形成的分子機制。主要取得以下研究結果： 1，闡明‘單瓣跳枝’梅花白、紅色花瓣中重要差異色素為矢車菊素3，5-二葡萄糖苷、矢車菊素-3-O-葡萄糖苷與芍藥素-3-O-葡萄糖苷。 2，預測森林草莓、蘋果、桃、梅花和桃基因組轉座子共19596個，構建了薔薇科植物轉座子資料庫。梅花基因組含轉座子2633個，長度占基因組總長43.8%。LTR類轉座子數量最多，主要分布於基因間區，在基因本體區分布較少。 3，開展長非編碼RNA測序分析，在預測的16320個lncRNA區域共檢測到2958個lncRNA附近有1553個轉座子位點，其中16個轉座子分布在16個差異表達lncRNA附近。對這些差異表達lncRNA靶基因進行功能注釋，發現其參與MYB、bHLH、WD等轉錄因子和UDP-葡萄糖轉移酶調控。4，構建了白、紅色花瓣全基因組DNA甲基化圖譜，胞嘧啶甲基化率為8.8~10.95%，3種甲基化模式（mCG、mCHG、mCHH）密度在基因組不同結構域有相似的分布趨勢，但白色花瓣基因組甲基化水平顯著高於紅色花瓣。5，在白、紅色花瓣全甲基化組中檢測到13468個DMRs區域，部分DMRs錨定了506個DEGs基因本體區域或啟動子區，這些DEGs可能參與類黃酮合成、次生代謝物生物合成、苯基丙酸類合成及植物激素信號轉導通路。 6，在轉座子區，共預測到1833個DMRs，其中197個DMRs被定位在196個轉座於106個DEGs（這些差異基因被DMRs錨定）的轉座子上。這些差異基因主要包括PmUGFGT（Pm008680）、PmUGT79B6（Pm031359）和PmDFRA（Pm013782）等。 以上結果表明插入DEGs的轉座子可能影響基因表達，並且這些轉座子可能被DNA甲基化所修飾。該研究為梅花嵌合花色形成的分子機制研究提供了理論依據，為觀賞植物花色遺傳改良奠定了基礎。
