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紫薇F3H基因的克隆与生物信息学分析

2021-06-04陈可欣乔中全曾慧杰李永欣王晓明

湖南林业科技 2021年2期

陈可欣, 乔中全, 曾慧杰, 李永欣,3, 蔡 能,陈 艺, 王晓明,何 钢

(1.中南林业科技大学生命科学与技术学院, 湖南 长沙 410004; 2.湖南省林业科学院, 湖南 长沙 410004;3.长沙市木本花卉工程技术研究中心, 湖南 长沙 410004 )

紫薇(Lagerstroemiaindica)为千屈菜科紫薇属木本植物,别名“痒痒树”“百日红”[1],在我国华北、华南、西南地区分布广泛[2]。“紫韵”紫薇是湖南省林业科学院选育的,于2016年12月获得国家林业局植物新品种权证书的彩叶紫薇新品种。其嫩叶呈深红色,老叶呈紫灰色[3],叶片中花青素含量丰富。花青素为水溶性的天然色素,在抗氧化、抗癌、清除自由基等方面具有卓越功效[4]。黄烷酮-3-羟化酶(Flavanone-3-hydroxyase,F3H)是花青素合成过程的中间产物,在C3位置羟基化生成二氢黄酮醇化合物[5]。JIANG F等[6]在草莓中构建F3H基因的RNAi沉默载体后,发现其果实表皮变成了绿色,而内部变成了白色。NISHIHARA M等[7]在白色蓝猪耳F3H基因的上游区域插入一段长重复序列是致使花瓣未着色的原因,导入外源F3H基因后花瓣呈粉红色。这说明F3H基因对植物花色、叶色的形成具有关键作用。目前关于彩叶紫薇育种的研究主要集中在杂交育种、诱变育种、选择育种。由于自交不亲和,人工授粉率低,诱变后遗传性状不稳定,因此,传统方法培养新彩叶紫薇品种需耗费大量物力和时间。采用基因工程技术在转录调控水平上改变叶色、花色基因的表达将开启紫薇育种的新模式。目前已从矮牵牛[8]、独行菜[9]、茶树[10]、芒果[11]等植物中克隆出F3H基因,而在紫薇中的相关研究未见报道。本研究通过同源克隆和RACE技术克隆了紫薇F3H基因的cDNA序列,并进行生物信息学分析,以期为进一步研究F3H基因在紫薇花青素生物合成中的功能奠定基础,也为后续“紫韵”紫薇分子育种提供参考。……

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