類黃酮氧化酶基因及其對彩色棉纖維顯色調(diào)控的研究.pdf

1、彩色棉是一種相對白色棉而言纖維具有顏色的棉花。對于彩色棉纖維顏色發(fā)育的研究一直在進行。前人的研究已經(jīng)確認彩色棉纖維中的色素為類黃酮，而且類黃酮的合成代謝途徑也已明確，對于參與彩色棉纖維類黃酮合成途徑的關(guān)鍵酶及酶基因也進行了不少工作。本研究在此基礎(chǔ)上，主要側(cè)重對類黃酮沉積后是否發(fā)生氧化反應(yīng)而顯色的探究。植物中類黃酮氧化過程中涉及三種酶——過氧化物酶(POD)、漆酶(LAC)、兒茶酚氧化酶(CO)。以白色棉為對照，將棕色棉和綠色棉作為觀察材

2、料，進行相關(guān)研究，得到的主要研究結(jié)果如下:
　　1.在離體培養(yǎng)條件下，分別取培養(yǎng)不同天數(shù)的纖維，測定纖維的顏色參數(shù)、色素含量以及氧化酶活性等，發(fā)現(xiàn)棕色棉纖維從25d開始顏色明顯加深，POD活性在15d開始便逐漸增大，尤其是在20-30d內(nèi)活性增加最快，而CO活性在20d后變化幅度很小，基本穩(wěn)定在一個水平上，而可測出的類黃酮含量一直處于下降趨勢，由此可以得出棕色棉纖維的顯色與類黃酮在POD的催化下發(fā)生了氧化反應(yīng)有很大關(guān)系，而與CO關(guān)

3、系并不大，因氧化反應(yīng)過程形成了棕色聚合物導(dǎo)致了可測出的類黃酮含量不斷下降。對于綠色棉，纖維是從20d開始顯色的，但POD活性一直處在一個較低的水平，CO總體是下降趨勢，可測出的類黃酮含量也一直處在一個較高的水平，由此可以看出綠色棉纖維中類黃酮的氧化反應(yīng)進行得很少。而LAC的活性在棉花纖維中未檢測到，這可能是因為棉花中LAC活性本來就較低加之POD的干擾造成的。通過向培養(yǎng)基內(nèi)添加氧化抑制劑抗壞血酸，發(fā)現(xiàn)其不僅可以抑制酶的活性導(dǎo)致顯色受阻，

4、并且對胚珠和纖維的生長發(fā)育也會造成影響。
　　2.利用擬南芥漆酶基因的氨基酸序列為探針，在陸地棉基因組數(shù)據(jù)中進行檢索和鑒定，結(jié)果在陸地棉中獲得48個LAC成員。同理，以擬南芥過氧化物酶基因的氨基酸序列為探針，在陸地棉基因組數(shù)據(jù)中得到134個POD成員。因擬南芥中無兒茶酚氧化酶，故選用楊樹、番茄、玉米的CO氨基酸序列為探針，在陸地棉基因組數(shù)據(jù)中獲得11個陸地棉CO成員。通過系統(tǒng)進化樹分析將POD、LAC和CO三個基因家族成員分別劃分

5、為6個、5個、3個亞家族。通過將這些成員定位到染色體上，進而分析判定出基因復(fù)制事件，發(fā)現(xiàn)三個基因家族基因復(fù)制事件均較少，說明陸地棉中各基因家族未發(fā)生較大規(guī)模的家族擴增。
　　3.在鑒定出的陸地棉基因家族中根據(jù)亞家族分類選擇若干成員進行基因表達的分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各個成員在不同的組織中表達量存在較大的差異。此外，多個POD基因在棕色棉顯色期間處于較高水平的表達，在綠色棉中的表達水平則較低，而LAC和CO基因在棉纖維中的表達從整體來看均不