荷兰鸢尾'玉妃'花色变异关键结构基因分析

摘要：

[目的]花色变异对丰富观赏植物花色具有重要意义,但由于花色变异的不确定性,使其变异机理尚未弄清.荷兰鸢尾是重要球根观赏植物,通过探索荷兰鸢尾蓝紫色野生型'展翅'及白色突变株'玉妃'的显色分子机制及色素积累差异,为花色变异机理提供依据.[方法]本研究通过超高效液相色谱-四级杆飞行时间串联质谱联用(UHPLC-QTOF-MS)方法测定荷兰鸢尾2个品种花的花色素苷和黄酮醇的种类及含量.以荷兰鸢尾'展翅'和'玉妃'的旗瓣为材料,通过转录组测序,筛选花色素苷合成相关差异基因.以2个品种花发育不同时期为材料,对差异基因进行荧光定量PCR验证.[结果]代谢组分析结果表明,飞燕草素和矢车菊素及其衍生物在蓝紫色花中积累,在白色花中几乎没有积累,而黄酮醇类物质在白色'玉妃'中含量上升.RNA-seq结果表明,共获得46485个unigenes,其中27073个unigenes被公共数据库功能注释,占全部unigenes的58.24％.获得701个差异表达基因,其中485个基因在'玉妃'中上调表达,216个基因在'玉妃'中下调表达.花色素苷途径中,2个二氢黄酮醇-4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)基因和1个黄酮醇合成酶(flavonol synthase,FLS)基因有差异表达,分别命名为IhDFR1、IhDFR2和IhFLS1.白色'玉妃'中,IhDFR1和IhDFR2下调表达,IhFLS1上调表达,导致花色素苷含量显著降低和黄酮醇积累,使代谢流由花色素苷转向黄酮醇.3个基因的qRT-PCR结果显示,IhDFR1和IhDFR2在蓝紫色花中随着花的发育表达量升高,在白色花中均低表达,IhFLS1在白色花中随着花的发育表达量升高,在蓝紫色花中均低表达,与RNA-seq结果保持一致.[结论]白色'玉妃'中,IhDFR1和IhDFR2的低表达,及IhFLS1的高表达,使花色素苷积累受阻,部分代谢流由花色素苷转向黄酮醇,导致花色由蓝紫变为白色.

关键词：荷兰鸢尾、花色素苷、黄酮醇、转录组分析、二氢黄酮醇-4-还原酶基因、黄酮醇合成酶基因

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分类号：S852.65;S668.3;Q943.2

资助基金：福建省省属公益类科研专项;福建省农科院科技创新团队项目;福建省自然科学基金

在线出版日期：2021-07-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2644-2652