光照调节菊花花青素合成的分子机理

花青素是植物体内主要的呈色物质，其合成是植物体在环境条件影响下逐步发育成熟的重要标志。光不仅是植物生长发育的重要的环境因子，也是影响花青素合成和呈色的主要环境因子之一。菊花是典型的短日照植物，短日照条件在诱导成花的同时诱导花青素合成和积累。由于光照条件影响菊花花色表型，且研究发现菊花色素代谢途径简单，这就为研究花青素合成响应环境因子的分子调控机制提供了极好材料。本研究拟通过控制光照条件，诱导菊花花色变异，测定各样本中的色素成分及含量并分析其与花色表型的关系；分离花青素合成相关结构基因和调节基因，分析其在成花过程中的表达模式；通过比较不同光照条件下基因表达模式和花青素成分及含量的差异，解析光照诱导菊花花色变异的分子机理。这一研究不仅可以为花色改良的分子育种提供理论依据，也可以丰富花发育分子调控机理的理论，对于利用环境因子调控花色，提高花卉的观赏价值具有现实意义。

菊花在响应短日照条件完成成花诱导的同时也会合成和积累花青素。由于光照条件影响菊花花色表型，且研究发现菊花色素代谢途径简单，这就为研究花青素合成响应环境因子的分子调控机制提供了极好材料。本项目通过对菊花花序进行不同的光照处理诱导花色变异，研究光照影响菊花舌状花着色的分子机理。通过色差仪和HPLC测定，发现对菊花品种‘丽金’花序进行遮光处理会使总花青素苷含量显著下降，在蕾期进行遮光处理造成的总花青素苷含量的减少最为明显，舌状花几乎不着色；利用RT-PCR方法分析与花青素合成相关的结构基因和调节基因在遮光处理过程中的表达模式，发现大部分决定花青素合成的关键基因的表达丰度下调，在蕾期进行遮光处理的样本中没有检测到MYB、DFR和ANS表达信号；利用转录组测序技术获得了遮光和非遮光样本的转录组信息，通过对基因表达差异进行分析，筛选得到了响应光照的83个转录因子，其中遮光后下调表达34个，上调表达49个。上述结果表明：（1）菊花的舌状花着色过程与花序发育过程密切关联，其光感受部位为花序本身，光感受时期在花序发育的早期；（2）光照通过影响花青素苷合成途径中关键基因的表达调控花青素苷的合成，从而影响最终的花色表型；（3）在光照调控下，转录因子对舌状花的着色过程起着重要作用。这一研究不仅可以为花色改良的分子育种提供理论依据，也可以丰富花发育分子调控机理的理论，对于利用环境因子调控花色、提高花卉的观赏价值具有现实意义。