香雪兰花色代谢关键酶基因的克隆与功能分析

香雪兰是一种具有较高经济价值的园艺作物，在几百年的栽培历史中其清幽的花香和多彩的花色通过人工选择被保留下来，成为优良的园艺作物资源。本课题组从1984年开始一直在进行香雪兰的研究，在体外形态发生途径、品种的遗传和表观遗传变异、花香花色基因克隆、新品种培育等方面取得了系列研究成果，在国际香雪兰研究领域处于领先行列。本课题拟在两方面开展研究：A.香雪兰花色代谢关键酶基因的克隆；B.花色基因的功能分析，探讨香雪兰花色代谢的机制；C.利用香雪兰花色基因转化其它目标植物，探讨利用花色基因改良其它花卉花色的可行性及规律。

植物花色主要由类黄酮、类胡萝卜素及甜菜色素三类色素物质的种类和含量决定，其中类黄酮是影响花色的主要因素。.课题组利用高效液相质谱联用技术分析了红花香雪兰花朵中花色苷与黄酮醇的组成，结果显示红花香雪兰花朵中共含有五种花色苷，分别为飞燕草素3-O-葡萄糖苷、矢车菊素3-O-葡萄糖苷、矮牵牛素3-O-葡萄糖苷、芍药素3-O-葡萄糖苷、锦葵素3-O-葡萄糖苷；两种黄酮醇衍生物，为槲皮素与山奈酚的衍生物。.高效液相质谱联用技术分析结果显示：1）红花香雪兰的天然花色成分主要为类黄酮类物质，其中以花色苷为主。2）红花香雪兰中不含有天竺葵素衍生物。3）红花香雪兰的花色苷主要以3-O-葡萄糖苷的形式存在。.因此，课题组首次克隆和分析了红花香雪兰类黄酮代谢基因。迄今共克隆得到：CHS全长基因7条，CHI全长基因5条，DFR全长基因8条，3GT全长基因4条。并对部分基因进行了基因功能验证及表达量分析。体外酶活检测证明，纯化后的重组蛋白皆能催化相应的酶活反应。而且基因的表达与花色苷的积累之间具有一定的相关性且与香雪兰开花过程相关。.基因克隆及体外酶活结果显示：课题组已经克隆得到香雪兰花瓣中发挥功能的花色代谢基因。.通过转基因将花色基因分别转入拟南芥突变体及白花矮牵牛中。拟南芥T1代转基因植株的表型均成功恢复，转基因矮牵牛再生植株，其花色由白色变为粉色。.异源表达结果显示：香雪兰花色基因转化其他目标植物改良其花色具有可行性。.综上，课题组完成了研究计划，并根据阶段研究结果完善了原有研究方案。发表SCI 研究论文3篇，申请国家发明专利3项。部分研究成果处于投稿和整理阶段。