红掌(Anthurium andraeanum L.)是天南星科安祖花属多年生常绿草本植物，原产于中美洲和南美洲热带地区，花色是决定其观赏价值最重要的性状之一，也是育种工作者的目标之一。红掌品种选育主要通过对野生资源的筛选与杂交，有很大的资源局限性，且红掌的遗传背景复杂，难以在花色育种上有新的突破。因此，应用分子生物学手段研究红掌花色形成和调控机理将有助于对红掌的花色进行遗传改良进而培育出新的优良品种。本实验以红掌栽培品种‘Dakota’为材料，选取佛焰苞自抽出至衰老分的8个时期(S1-S8)。基于转录组测序结果筛选出花青素合成途径中的差异基因AnC4H、AnCHI，并采用RACE技术克隆获得基因全长序列，分析基因表达与花青素含量的关系，进一步完善红掌花青素代谢途径的研究，为探究红掌佛焰苞花青素合成的分子机制提供研究依据，同时对人工修饰红掌花色奠定理论基础。本实验主要的研究内容和结果如下: 1、采用目视测色法、RHSCC比色法分析红掌佛焰苞不同发育阶段过程中花色表型变化情况，并对佛焰苞不同发育阶段花青素含量进行测量。结果显示， S1-S5时期佛焰苞颜色以红色系为主，对应的这段时期总花青素含量均较高，且基本呈上升趋势；S6时期开始转绿，总花青素含量急剧下降；S8时期表现为全绿，花青素含量最低。说明红掌佛焰苞的花色表型与花青素含量直接相关，且佛焰苞发育初期花青素含量高于发育成熟期。 2、基于本实验室红掌转录组数据结果，初步筛选出了红掌佛焰苞不同发育阶段花青素苷代谢途径中的两个结构基因，分别为肉桂酸-4-羟化酶(C4H)和查尔酮异构酶(CHI)。通过RACE方法获得了两个基因的全长序列，分别命名AnC4H(登录号为KX097021)、AnCHI(登录号为KU356776)。 3、利用qRT-PCR技术，分析红掌AnC4H、AnCHI基因在根、茎、叶和肉穗及不同发育时期佛焰苞中的表达情况。结果表明，两基因在各组织中均有表达，主要集中在佛焰苞中表达，其中第三生长时期(S3)表达量最高，且佛焰苞1-4时期表达量明显高于5-8时期；在根、茎及肉穗中表达量很低。推测AnCHI、AnC4H基因在红掌‘Dakota’佛焰苞发育早期表达量高，成熟期后表达量降低。同时利用软件SPSS Statics分析红掌花青素含量与基因表达量之间的相关性，相关系数达到0.90。 4、利用亚细胞定位技术分析基因表达蛋白在细胞内的位置，发现AnCHI、AnC4H基因编码蛋白均定位在洋葱细胞膜及质体。通过原核表达技术证明AnCHI可以在大肠杆菌中正确表达，且表达的重组蛋白主要在上清液中，为可溶蛋白。该研究为后续的基因克隆与CHI蛋白互作研究提供了理论基础。
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