花瓣质感光学机理的研究及相关基因MIXTA的功能分析

花瓣质感是花卉重要观赏特性，如能通过生物技术改变花瓣质感来改变花卉特有的"气质"，将成为花卉育种工作的一大突破。本项目拟归纳总结花瓣质感类型，分析花瓣质感的光学特性，并通过计算机建立模型来揭示各种花瓣质感形成的光学机理。同时利用具有丰富花瓣质感类型的草原龙胆（Eustoma grandiflormm）来研究花瓣表皮细胞形态调控的分子机制。前期的研究表明，花瓣细胞的形状结构，特别是上表皮的细胞的形状会影响花瓣表面反射光的角度及强度，进而影响花瓣的质感。因此上表皮细胞的形状的改变将影响花瓣的质感。有研究报道MIXTA基因与表皮细胞形状密切相关，但该基因的功能及调控机制尚不明确。如果能够明确MIXTA基因在不同质感的花瓣中的表达状况，以及通过转基因进一步鉴定MIXTA基因的功能，将会为通过控制表皮细胞的形状来改变花瓣的质感进行分子育种提供科学依据。

花瓣质感是花卉的重要观赏特性。本项目对不同种属的植物花瓣进行分析，根据表面反射光类型及花瓣的组织结构特征归纳三种花瓣质感类型，分别为金属质感，天鹅绒质感和钻石颗粒质感。利用具有丰富花瓣质感类型的草原龙胆（Eustoma grandiflorm）来研究花瓣表皮细胞相关基因MIXTA。通过电子显微镜观察到天鹅绒质感的草原龙胆花瓣表面具有圆锥型的表皮细胞；通过RACE技术克隆得到了3个拷贝的MIXTA家族基因，分别为MIXTA1，MIXTA23，MIXTA19。经过生物信息学分析，草原龙胆MIXTA基因与金鱼草中AmMIXTA-like2相似，具有两个SANT/MYB结构域，属于R2R3型MYB类的转录因子；成功构建了MIXTA1和MIXTA23原核表达载体，诱导并纯化出MIXTA1和MIXTA23蛋白，验证了MIXTA基因表达的可能性；利用Real Time PCR的方法检测了MIXTA基因在草原龙胆花瓣不同发育时期的表达模式，结果表明该基因在花蕾期表达量较高，在开放的花瓣中表达量较低，且在叶片中有一定程度的表达；利用Gateway技术成功构建了MIXTA基因的过表达载体及干涉载体，通过农杆菌介导的方法对草原龙胆进行遗传转化，获得了转基因植株；通过表型观察发现MIXTA基因对叶表面的细胞大小及表面分泌物具有不同程度的影响。这些结论为进一步利用MIXTA基因调控来创造花瓣的不同质感，改良植物花瓣表型特征，提高观赏价值奠定基础。