摘要
近年来，花色苷在玉米、苹果、葡萄、桑葚、番茄、胡萝卜、樱桃、草莓、脐橙、果树叶片等彩叶植物和种皮着色方面的作用备受关注，在这些植物中关于花色苷的研究已有一些研究和报道，但在紫粒小麦种皮中有关花色苷的研究尚少，本论文证实了紫粒小麦花青素合成途径中UFGT基因的生物学功能，介绍了UFGT基因在紫粒小麦种皮中的表达规律，以期为紫粒小麦色素生物合成的分子基础提供资料。UFGT编码花色苷合成途径中最后一个步骤的关键酶，其主要功能是将UDP-葡萄糖上的葡萄糖基传递到花青素分子的C3羟基上。在液泡和细胞质中，不稳定的花青素最终将形成稳定的花色苷。到目前为止，已从玉米、水稻、矮牵牛等模式植物、草莓和葡萄等植物中分离克隆到该基因。国内外相关研究都表明UFGT基因在花色苷生物合成以及种皮色素积累方面起着关键作用。 本研究以紫粒小麦种皮为材料，分离到花青素合成相关基因糖基转移酶TaUFGT，并分析其生物学功能及表达规律。首先设计引物，以紫粒小麦漯珍1号授粉后20天的籽粒种皮为材料，利用RT-PCR的方法，克隆到TaUFGT基因全长cDNA序列，经测序为1374bp，编码457个氨基酸，该基因共有6个拷贝，分别命名为TaUFGT-1，TaUFGT-2, TaUFGT-3，TaUFGT-4, TaUFGT-5,TaUFGT-6。聚类分析发现，分离到的Ta UFG T-4基因与大麦的UFGT基因同源性最高，属于UDPG糖基转移酶家族。为了验证该基因的生物学功能，将构建好的过表达载体pBI121-35S(:)TaUFGT-4转化拟南芥Atufgt突变体（ugt78d2），该突变体因UFGT基因突变而不能合成色素。与野生型下胚轴顶端和子叶边缘有紫色素积累相比，Atufgt突变体下胚轴顶端和子叶边缘未见紫色，35S:TaUFGT-4互补Atufgt突变体幼苗下胚轴顶端和子叶边缘呈现紫色，表明TaUFGT-4能恢复突变体表型。为了证明该基因编码酶的活性，利用毕赤酵母进行蛋白的诱导表达TaUFGT-4，得到65kDa大小的目的蛋白，经HPLC检测，与阴性对照相比，反应组检测到花色苷的生成，说明真核表达的TaUFGT-4蛋白能在体外催化花色素转变成花色苷，具有糖基转移酶活性。利用qRT-PCR检测TaUFGT-4基因在紫粒小麦漯珍1号种皮各时期及不同组织如根、叶的表达情况，结果发现漯珍1号在授粉后10至30天的种皮和根、叶中均有表达，但在授粉后30天的种皮中表达量最高。
NETL