《睡蓮類黃酮糖基轉移酶基因克隆及功能驗證》是王亮生為項目負責人，中國科學院植物研究所為依託單位的面上項目。
基本介紹
- 中文名：睡蓮類黃酮糖基轉移酶基因克隆及功能驗證
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王亮生
- 依託單位：中國科學院植物研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
睡蓮是睡蓮科睡蓮屬多年生水生草本植物，包括熱帶睡蓮和耐寒睡蓮兩個生態類型，花色豐富艷麗，但耐寒睡蓮不具有熱帶睡蓮所擁有的藍色、藍紫色品種。本課題組前期對35個熱帶睡蓮和119個耐寒睡蓮品種的花瓣進行了花色表型及類黃酮成分分析，發現藍色睡蓮花瓣的花青素苷是3'位發生糖苷化，而其他顏色的則是在3位，這可能是導致耐寒睡蓮沒有藍色、藍紫色品種的原因。因此，本研究擬在前期研究的基礎上，擬利用高通量測序技術獲得不同花色睡蓮品種的轉錄譜，分析與花青素3'糖苷化相關的基因序列，獲得全長UF3'GT基因；通過螢光定量PCR技術進行不同花色和不同時空的表達分析；通過原核、真核表達分析該基因的功能。結合植物化學和分子生物學研究結果，揭示睡蓮藍色花形成的化學和分子機理，為藍色耐寒睡蓮育種奠定基礎，並為觀賞植物藍色花育種提供新方向。
結題摘要
睡蓮（waterlily）是睡蓮科（Nymphaeaceae）睡蓮屬（Nymphaea）多年生水生草本植物，包含5個亞屬超過50個種和亞種。睡蓮花色豐富、清香遠溢、花期長，在水體套用中的景觀優勢十分突出。根據生態類型，睡蓮可分為熱帶睡蓮和耐寒睡蓮，耐寒睡蓮不具有藍/藍紫色系的種及品種。熱帶睡蓮在國內大部分地區不能室外自然越冬，為節約勞動成本和經濟成本，滿足人們對新穎花色的追求，培育新穎花色的耐寒型睡蓮勢在必行。解析睡蓮花瓣中類黃酮代謝途徑將為睡蓮花色育種奠定基礎，也對其他觀賞植物花色育種具有指導意義。 本項目首先分析了4個藍/藍紫色系睡蓮花瓣中的花青素苷成分，發現飛燕草素-3'-O-（2''-O-沒食子醯-6''-O-乙醯半乳糖苷）和飛燕草素-3-O-（2''-O-沒食子醯-6''-O-乙醯半乳糖苷）含量較高。進一步分析‘泰國王’睡蓮6個不同發育階段（S1-S6）的花瓣中的類黃酮成分，共鑑定了16個類黃酮化合物，包括4個花青素苷以及12個黃酮醇苷。本項目挑選‘泰國王’睡蓮兩個發育階段花瓣進行轉錄組測序，de novo組裝後共得到112,485條unigenes，其中有26,206條unigenes有功能注釋，共發現1,581條差異表達基因，參與類黃酮合成、花青素合成、黃酮和黃酮醇生物合成的差異表達基因有33個，其中28個unigenes在S3階段表達水平上調，5個unigenes下調。 本項目共克隆得到7個類黃酮糖基轉移酶基因，分別命名為NnGT1-NnGT7，這7個NnGTs均具有典型的PSPG-box。原核表達誘導蛋白及體外酶活反應發現，NnGT6可以UDP-葡萄糖和UDP-半乳糖為糖基供體，對飛燕草素苷元、矢車菊素苷元、山奈酚苷元、槲皮素苷元、楊梅酮苷元和異鼠李素苷元均具有催化活性，生成相應的3-糖苷。NnGT6在‘泰國王’睡蓮中的表達具有組織特異性，與花瓣中的類黃酮含量積累模式一致。通過葉盤法將NnGT6在菸草中異源表達，過表達NnGT6後菸草花冠顏色變深，類黃酮含量增加，表明NnGT6可以外源催化植物體內類黃酮化合物的積累。 本研究在類黃酮代謝物鑑定基礎上結合轉錄組分析，初步闡明了睡蓮花瓣類黃酮合成的分子機理，明確了參與睡蓮類黃酮糖基化修飾的NnGTs的功能，為培育睡蓮花色新品種奠定了基礎。
