【摘 要】
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一串红（Salvia splendens）花序修长、颜色鲜艳,是节日盆花、广场公园花景、花海的重要花材,广泛地应用于城市园林绿化。花色是一串红重要观赏性状之一,其形成主要依赖于花青素代谢。花青素种类、含量的不同使植株呈现不同颜色。近几年对花青素研究越来越广泛,但对一串红花青素相关研究却鲜有报道。本研究以一串红红花品种“奥运圣火”、紫花品种“奥圣一号”的根、茎、叶、花为材料,通过检测花青素相关代谢物
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一串红（Salvia splendens）花序修长、颜色鲜艳,是节日盆花、广场公园花景、花海的重要花材,广泛地应用于城市园林绿化。花色是一串红重要观赏性状之一,其形成主要依赖于花青素代谢。花青素种类、含量的不同使植株呈现不同颜色。近几年对花青素研究越来越广泛,但对一串红花青素相关研究却鲜有报道。本研究以一串红红花品种“奥运圣火”、紫花品种“奥圣一号”的根、茎、叶、花为材料,通过检测花青素相关代谢物,分析不同花色、不同组织花青素合成的差异。通过转录组测序,筛选出花青素合成的关键结构基因SsF3’5’H、SsANS和调控因子SsMYB-4、SsMYB-7、SsbHLH。并对5个关键基因进行克隆、RT-PCR验证、生物学分析、基因功能验证,主要研究结果如下:1.通过代谢组技术,检测到红色一串红品种根（HG）、茎（HJ）、叶（HY）、花（HH）,紫色一串红根（ZG）、茎（ZJ）、叶（ZY）、花（ZH）8种样品中共有35类花青素相关代谢物。8个样品中花青素种类、含量各不相同:根中几乎不含花青素,因此根不显色;茎中含有少量花青素、因此茎节处为红、紫色;叶片中虽然也检测到花青素,但由于叶绿素含量较高,因此花青素不显色;红花中的天竺葵素含量显著高于其他组织,可能是花冠呈红色的原因;紫花中飞燕草素、锦葵素显著高于其他组织,可能是花冠呈紫色的原因。2.对8种样品进行转录组测序共得到55341个基因,其中已知基因有43464个新基因有11877个。以差异倍数|log2（fold change）|＞1、阈值参数P值≤0.05为标准:在HGVS HH、HJVS HH、HYVS HH 之间分别得到15199、12478、14905 个差异基因（DEGs）,共同DEGs有5102个,上调的有2498个基因,下调基因2604个;在ZG VS ZH、ZJ VS ZH、ZY VS ZH 之间分别得到 15199、12478、14905 个 DEGs,共同DEGs有6020个,上调的有2836个,下调基因3184个;在HG VS ZG、HJ VS ZJ、HYVSZY、HHVS ZH 之间分别得到 6339、5051、5258、5219 个 DEGs,共同 DEGs有678个,上调的有407个基因,下调的有271个基因。3.通过基因功能注释,初步筛选出37个结构基因和9个转录因子。选取2个结构基因SsF3’5’H、SsANS和9个转录因子做半定量荧光RT-PCR验证:SsF3’5’H在红色一串红中不表达,仅在ZH、ZJ中表达;SsANS在根、叶中都不表达;SsMYB-4、SsMYB-7、SsbHLH在花中表达量远高于其他器官,这5个基因均与花青素合成正相关。4.克隆了以上5个目的基因开放阅读框,SsF3’5’H、SsANS分别长1074bp、1137 bp,SsMYB-4、SsMYB-7、SsbHLH分别长549bp、582bp、1074bp。对其进行了生物信息学分析:SsF3’5’H含有细胞色素P450酶家族特征结构域,SsANS有20G-Fe（Ⅱ）oxy结构域,SsMYB-4、SsMYB-7均有DNA结合域,SsbHLH具有典型bHLH家族的Helix-loop-helix DNA-binding domain。5.为进行功能验证,构建恒定、瞬时表达载体、自激活载体、互作载体。将构建的瞬时表达载体进行烟草叶片注射,在显微镜下观察荧光:SsF3’5’H定位在细胞质和细胞膜中,SsMYB-4定位在细胞膜和细胞核中,SsMYB-7、SsbHLH定位在细胞核。将自激活载体、互作载体转化酵母感受态中,单、双杂交试验表明SsMYB-4、SsMYB-7均有转录活性,SsMYB-4可以与SsbHLH进行互作。利用花序侵染法转化拟南芥,其中转化SsANS基因的拟南芥茎明显变紫,将成熟拟南芥收取T0代种子,用于后续试验。
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