蓝色瓜叶菊中多聚酰化花青素生物合成及调控机制研究
批准号:
32071826
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
黄河
依托单位:
学科分类:
林木遗传育种
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄河
中文摘要
含有多个糖基和芳香酰基的多聚酰化花青素能够使植物花朵呈现明亮和稳定的蓝色,但参与多聚酰化基因的分离和功能研究很少,限制了纯正蓝色花的分子育种。瓜叶菊是重要的盆栽观赏植物,其蓝色花中含有罕见的3'和7位同时具有聚酰集团的飞燕草色素苷,暗示其蕴藏丰富的蓝色花育种基因资源。前期研究表明糖基转移酶家族的ScU3'GT、ScU7GT和丝氨酸羧肽酶家族的ScSCPL1、2在蓝色花中高丰度特异性表达,沉默4个基因使瓜叶菊蓝色褪色或变为洋红色。本项目拟继续通过瓜叶菊舌状花中的基因沉默、转基因(烟草和本源植物),结合质谱分析上述基因在聚酰化花青素生物合成中的功能;利用体外酶促反应和底物特异性分析研究其聚酰化修饰特性和修饰位点;通过分子生物学和生化技术研究上游转录因子对关键基因的调控,最终解析蓝色瓜叶菊中多聚酰化花青素生物合成的分子机理,项目对于高等植物蓝色花呈色及分子育种均具有重要意义。
英文摘要
Polyacylated anthocyanins with multiple glycosyl and aromatic acyl groups tends to make flowers display bright and stable blue color. However, there are few studies on the isolation and functional characterization of genes involved in polyacylated anthocyanins biosynthesis mechanism, which limits the molecular breeding of truly blue flowers. Senecio cruentus is an important potted ornamental plant, and its blue flowers contain 3',7-polyacylated delphinidin-type anthocyanins which was not reported in any other plants, suggesting that it harbors abundant gene resources for the breeding of blue flowers. Our previous studies have shown that the ScU3'GT, ScU7GT belonged to uridine diphosphate glycosyltransferase family and the ScSCPL1, 2 belonged to serine carboxypeptidase-like family were specifically expressed at high levels in blue flowers, and silencing these four genes made the blue color of both leaves and capitulum fade or turn carmine. In this study, we will identify the function of these genes involved in biosynthesis of polyacylated anthocyanins through gene silencing in ray flowers of S. cruentus, transformating target gene into tobacco and native plants respectively and carring out the LC-MS/MS analysis. In vitro enzymatic reaction will be used to analyze the substrate specificity and modification sites of candidate modification genes. The regulatory mechanism of key structural genes by upstream transcription factors will be studied through molecular biology and biochemical techniques. The expected results of this project will providing new insight into the molecular basis of polyacylated anthocyanin biosynthesis mechanism in higher plants and of great significance for blue flower molecular breeding of ornamental plants.
花青素的多聚酰化修饰是植物形成明亮且稳定的蓝色花的重要环节,但目前对参与多聚酰化花青素合成的基因及调控机制尚未被阐明。蓝色瓜叶菊中含有罕见的3'和7位同时具有聚酰基团的飞燕草色素苷,蕴藏丰富的蓝色花育种基因资源。本研究以蓝色瓜叶菊为研究材料,通过UPLC-MS分析不同色系瓜叶菊的色素背景,明确了蓝色花中的主要色素结构。利用二代和三代联合转录组测序、比较转录组结合表达分析,筛选出在蓝色系舌状花中特异高表达的关键候选糖基转移酶基因PhUGT1、PhUGT39、PhBGLU12,酰基转移酶基因PhSCPL2。利用VIGS及RNAi验证了以上基因的功能,其中PhUGT1参与双功能供体形成;PhUGT39参与瓜叶菊花青素3位糖基化修饰;PhBGLU12和PhSCPL2负责聚酰化飞燕草素3'位和7位修饰。在转录调控层面,筛选出了调控蓝色瓜叶菊聚酰化修饰的关键MYB转录因子PhMYB6,其能够同时激活PhF3'5'H和PhBGLU12转录。在此基础上,明确了PhWRKY44与PhMYB6间能够相互激活对方的启动子,这一调控机制促进了聚酰化花青素积累,使得瓜叶菊呈现更为饱和的蓝色花。本研究为聚酰化花青素的生物合成提供了多方面调控机制,并为高等植物蓝色花呈色机理解析及分子育种提供了新的思路及基因资源。
瓜叶菊ScmiR172及其靶转录因子ScAP2s调控舌状花花斑形成的分子机制
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批准号:32371944
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:黄河
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依托单位:
瓜叶菊MADS-box家族转录因子ScAG和ScAGL11在舌状花花斑形成中的功能解析
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批准号:31870693
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2018
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负责人:黄河
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依托单位:
基于序列差异和甲基化的菊花花色变异分子机理
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批准号:31501793
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2015
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负责人:黄河
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依托单位:
国内基金
海外基金