花青素苷合成途径调控红花槭叶色转化的分子机理

基本信息
批准号:31600543
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:任杰
学科分类:
依托单位:安徽省农业科学院
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈晓东,李红梅,唐菲,宣云,史丹,朱莹莹,王敬楠
关键词:
代谢产物次生代谢代谢途径
结项摘要

Red maple (Acer rubrum L.) is one of the most colorful leaf trees in the fall. The change of red maple leaf color is closely related with the content and kinds of anthocyanins. However, the molecular mechanism of anthocyanidins biosynthesis pathway on leaf color change of red maple is poorly understood. In this project, red-leaf variety ‘Yanhong’ bred by our group was used to investigate the mechanism. The transcripts of the leaf during the processes of color change were sequenced, and compared. There branchs of anthocyanin synthesis pathway genes F3H, F3'H, F3'5'H and DFR, are found in the transcriptome database, which underlines ‘Yanhong’ has 3 branchs of anthocyanin biosynthesis pathway. The intermediate products, final products, and enzyme system comprising related to anthocyanidins will be inferred, surveyed and verified by HPLC method. The key genes expression of anthocyanins synthesis will be quantitatively analyzed by real-time PCR. Other red maple varieties will be used to verify the key genes and anthocyanidins biosynthesis branch pathway based on real-time PCR and HPLC methods. The relation of the key genes expression, anthocyanin glycoside composition in anthocyanins biosynthesis branch pathway, and the leaf color will be evaluated, and the mapping of anthocyanidins biosynthesis branch pathway will be presented. The results can clarify the molecular mechanism on leaf color of red maple, and provide theoretical base for the molecular improvement of red maple leaf color.

红花槭是秋季叶色最为丰富的树种之一,已有研究显示其叶色转变与花青素苷含量、种类密切相关,但对其花青素苷合成途径及叶色转变的分子机理了解甚少。申请人以自主选育的红花槭‘艳红’为材料,对其变色前后的叶片进行了转录组测序与比对分析,花青素苷合成3大途径关键基因F3H、F3′H、F3′5′H及DFR,均在其转录组数据库中发现,显示该品系具有花青素苷合成的3大途径;拟进一步解析其花青素苷合成途径中间产物、最终产物及酶系组成,利用HPLC技术进行验证;并对上述关键基因进行Real-time PCR定量分析。利用其它色系红花槭材料,对其花青素苷合成分支途径关键基因及产物进行Real-time PCR、HPLC验证分析。关联分析花青素苷合成分支途径、关键基因表达、花青素苷组成与叶片呈色之间的关系,明确不同色系红花槭花青素苷合成分支途径。以解析红花槭秋季叶色形成的分子机理,为其分子改良提供理论依据。

项目摘要

【项目的背景】红花槭是叶色最为丰富的树种之一,秋天叶片由绿色变成黄色、橙黄色、红色及中间色,花青素苷的种类及含量是其叶色差异的关键主导因子。但对红花槭花青素苷的种类组成及其合成途径尚不清楚,有待对红花槭花青素苷合成途径进一步详细解析,以解析秋叶树种红花槭叶色转变的分子机理,为红花槭的叶色改良提供理论依据。【主要研究内容】以绿叶、红叶和黄叶为材料,用超高效液相色谱串联质谱和高通量RNA测序的方法分别进行转录组和代谢组分析。量化分析了花青素苷合成途径中间产物、最终产物及酶系组成;解析了红花槭叶色突变体中花青素、叶绿素、类胡萝卜素等主要色素合成途径基因表达差异;并对关键基因进行Real-time PCR定量分析。通过生物信息学方法及数据关联分析,解析不同叶色形成的内在原因。【重要结果及关键数据】结果表明,在红叶-绿叶、黄叶-绿叶、红叶-黄叶3个比较组中,3个比较组中,转录组测序分别检测出28536、43017、27110个差异表达基因。代谢组正离子模式下分别检测出1377、1793、1098个差异积累代谢物,负离子模式下分别检测出789、699、6778个差异积累代谢物。红花槭花青素苷的生物合成中,有48个差异表达基因和29个差异积累的相关代谢物。红叶与绿叶相比,花青素苷合成通路中89.5%的基因表达量增加;黄叶与绿叶相比,花青素苷合成通路中66.7%的基因表达量增加。同时,矢车菊素-3-(6’’-乙酰半乳糖苷)和矢车菊素-3-阿拉伯糖苷含量大幅上升,为红花槭叶片变色的主要驱动因子。解析了红花槭叶片花青素、叶绿素、类胡萝卜素合成途径基因的表达模式,阐明了不同色系红花槭叶片呈色的物质基础。【科学意义】对红花槭叶色良种的选育具有指导意义。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

DOI:
发表时间:
2

动物响应亚磁场的生化和分子机制

动物响应亚磁场的生化和分子机制

DOI:10.13488/j.smhx.20190284
发表时间:2019
3

微生物合成黄酮类化合物研究进展

微生物合成黄酮类化合物研究进展

DOI:10.13376/j.cbls/2022026
发表时间:2022
4

健骨颗粒抗去卵巢大鼠骨质疏松的血清代谢组学研究

健骨颗粒抗去卵巢大鼠骨质疏松的血清代谢组学研究

DOI:10.3969/j.issn.1006-7108.2021.12.018
发表时间:2021
5

Ordinal space projection learning via neighbor classes representation

Ordinal space projection learning via neighbor classes representation

DOI:https://doi.org/10.1016/j.cviu.2018.06.003
发表时间:2018

任杰的其他基金

批准号:20973052
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:11104021
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000858
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11505271
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41904145
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51679194
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30901465
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81603145
批准年份:2016
资助金额:17.30
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11805282
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11602127
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51309189
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40406016
批准年份:2004
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61902229
批准年份:2019
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29873064
批准年份:1998
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:51303081
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81371554
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:41476072
批准年份:2014
资助金额:106.00
项目类别:面上项目
批准号:21202012
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41907360
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11905298
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

红花草莓MYB类转录因子调控花瓣花青素苷合成的分子机理

批准号:31701964
批准年份:2017
负责人:薛莉
学科分类:C1507
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
2

鸡爪槭ApTCP2调控叶形发育的分子机理研究

批准号:31700628
批准年份:2017
负责人:朱璐
学科分类:C1612
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
3

糖信号调控牡丹切花花青素苷合成的分子机理研究

批准号:31572164
批准年份:2015
负责人:董丽
学科分类:C1507
资助金额:68.00
项目类别:面上项目
4

百合双色花转录因子LhMYB305控制花青素苷合成的上游调控机理研究

批准号:31672196
批准年份:2016
负责人:明军
学科分类:C1507
资助金额:60.00
项目类别:面上项目