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紫参薯(Dioscoreaalata L.)具有较高的营养价值和保健功能,是一种药食兼用的作物。紫参薯抗逆性强,成本低,对种植条件要求不高,从块茎中提取的花青素可用于工业化生产,具有较高的商业应用价值。目前,花青素提取纯化及合成机理在蓝莓、葡萄、黑枸杞等植物中研究较为透彻,而对紫参薯花青素的研究尚未全面开展,相关研究较为匮乏。本研究从紫参薯中提取花青素,纯化后测定其稳定性,同时对紫参薯花青素合成途径中的4个关键基因进行克隆和生物信息学分析,利用荧光定量PCR分析参薯花青素合成途径中9个结构基因在紫、黄、白三种颜色的参薯种植后四个时期(萌发期、形成期、膨大期、成熟期)以及形成期的五个部位(叶、茎、薯皮、根和块茎)中的表达量,对紫参薯花青素合成机理进行初步探究。为紫参薯工业化生产提供技术支持,同时为紫参薯花青素合成途径的遗传调控及花青素形成机理研究奠定基础。主要研究结果如下:1.HPLC分析出紫参薯花青素的主要成分为矢车菊色素。在单因素试验基础上,利用溶剂法提取紫参薯花青素的最佳条件为:1.5%盐酸乙醇作为提取剂,料液比1:25(g/mL),提取时间2.5 h时提取率可达67.72%。对紫参薯花青素在不同光照、温度、pH和金属离子条件下的稳定性进行研究,结果显示:紫参薯花青素在自然光下稳定性好,当温度低于40℃时基本无影响,且在酸性条件下有较好的稳定性,在含有Fe2+、Fe3+、Cu2+的溶液中易降解。2.利用RT-PCR技术从紫参薯块茎中克隆到DaPAL、DaCHS、DaCHI和DaUFGT基因全长序列。生物信息学分析发现四种蛋白均含有典型的家族蛋白特征;DaPAL和DaUFGT蛋白属于疏水性蛋白,DaCHS和DaCHI蛋白属于亲水性蛋白。氨基酸序列比对结果表明:DaPAL与海枣(Phoenixdactylifera)PAL蛋白的同源性可达88%,DaCHS与油棕(Elaeisguineensis)CHS蛋白的同源性高达90%,DaCHI与野茶树(Canarium album)CHI蛋白的同源性为67%,DaUFGT与海枣(Phoenix dactylifera)UFGT蛋白的同源性为52%。3.荧光定量PCR分析结果显示:花青素合成途径的关键基因均具有组织特异性表达;紫参薯块茎发育不同时期DaANS,DaCHI,DaF3’和DaUFGT基因的表达量明显高于白参薯与黄参薯,白参薯中DaF3’5’H基因的表达量高于紫参薯和黄参薯,黄参薯中DaF3H的表达量高于其他两种参薯。紫参薯中DaCHS,DaCHI,DaANS和DaUFGT在形成期和膨大期表达量迅速增加达到最大,成熟期表达量减少,花青素含量趋于稳定。4.为初步探究紫参薯花青素合成途径上游调控基因DaCHS和DaCHI抗逆性,对DaCHS和DaCHI基因在大肠杆菌中进行了重组表达。结果表明:重组大肠杆菌在高温、高盐、干旱和金属离子胁迫下抗性明显增强,并且DaCHS基因的抗性效果强于DaCHI基因。