复色菊花青素生物合成关键基因探究

摘要

【目的】明确复色菊花青素生物合成途径的关键基因，为其花斑形成的分子机制研究奠定基础。【方法】以复色菊‘花洒摇滚’为研究对象，根据英国皇家园艺学会比色卡（RHSCC）结合色差仪对其花色进行数据化分析，并测定其总花青素和总黄酮含量；将同一花瓣不同颜色区域分别进行不同时期转录组测序及分析，以P<0.05且log₂|fold change|≥1.5作为条件筛选差异表达基因（DEGs），对DEGs进行GO及KEGG功能富集分析；根据注释结果筛选并鉴别花青素生物合成相关结构基因与MYB转录因子；用荧光定量PCR（RT-qPCR）技术进行验证。【结果】‘花洒摇滚’系复色菊花品种，花色为紫红色系与白色系，S2时期是紫色花斑区域呈色的关键时期，花青素含量及其分布是影响紫色花斑形成的主要因素。经转录组分析，在S2时期PS2和WS2共有4 779个差异表达基因，相对于白色区域，2 506个差异表达基因在紫色区域上调表达，2 273个差异表达基因在紫色区域下调表达。GO富集分析结果显示，S2时期有3 533个DEGs注释到生物过程、分子功能、细胞组分3种功能类型，其中生物过程中的细胞过程注释到1 629个差异表达基因。KEGG富集分析结果表明，DEGs显著富集在代谢、遗传信息处理、生物系统等信号通路。根据KEGG注释结果确定类黄酮合成、花青素合成途径为花色生物合成的关键途径；结合2个代谢途径及关键时期筛选得到与花色合成途径相关的关键基因为F3’H、FLS、DFR、ANS、MYB1、MYB3,RT-qPCR验证结果与转录组分析结果一致。【结论】F3’H、DFR、ANS、MYB1、MYB3是正向调控花青素积累形成紫色花斑的关键基因。

关键词

复色菊 / 转录组学 / 花色 / RT-qPCR