1、反義RNA技術在花色育種中的應用1內容簡要改良花色的途徑反義RNA花色形成的分子生物學應用反義RNA技術進行花色改良結束語2一、改良花色的途徑 一直以來，育種工作者們利用雜交手段培育植物新的花色，具有育種周期長，目的性差，效率低等缺點，現(xiàn)代生物技術的發(fā)展和廣泛應用使更多新異花色的出現(xiàn)成為可能，目前改變花色的主要方法有：反義RNA、共抑制法、引入新基因來補充某些品種缺乏合成某些顏色的能力、導入調節(jié)基因、轉座子插入法、輔助基因多基因導入、核酶抑制。3二、反義RNA 反義RNA是指一些與特定RNA（多為mRNA）或DNA互補的小分子量的可擴散DNA轉錄物，它們通過特異性的堿基互補方式控制基因的表達和

2、參與基因表達的調控。4三、花色形成的分子生物學 采用反義RNA技術進行花色分子育種的研究，依賴于對花色形成分子生物學研究的突破性進展?；ㄉ纬墒侵钢参餇I養(yǎng)生長發(fā)育停止后，進入生殖生長階段，花器官發(fā)育過程中合成一系列的色素化合物而使花朵顯現(xiàn)出一定的顏色。花色的分子生物學研究是以黃酮類化合物的生物合成途徑的解析為突破口的，經(jīng)過多年的研究已取得豐碩的成果。 1、花色色素概況 植物的花色主要由黃酮類化合物、類胡蘿卜素和生物堿三類物質決定。類胡蘿卜素存在于質體內，一般呈現(xiàn)黃色、橙色和紅色等。類胡蘿卜素的顯色和分子中的共軛雙鍵數(shù)有密切的關系，隨著共軛雙鍵數(shù)的增加其顏色就越偏向紅色，另外至少要有7個共軛雙鍵

3、時才能呈現(xiàn)出黃色。黃酮類化合物存在于液泡內，根據(jù)中間吡喃環(huán)氧化程度地不同，將黃酮類化合物分為12類，即查爾酮、橙酮、黃酮、黃酮醇、黃烷酮、二氫查爾酮、兒茶精類、黃烷-3-4-二醇、雙黃酮、異黃酮、5 原花色素和花色素苷。黃酮類化合物中除花色素苷是紅色系外，均屬黃色系。查爾酮和橙酮是深黃色，其它為淡黃色或近于無色。 2、花色素苷的生物合成 對于花色素苷生物合成途徑的研究已十分詳盡。其中3種植物在研究合成途徑和基因分離中起至關重要的作用，即玉米、金魚草和矮牽牛。黃酮類化合物由花色素苷和花黃色素組成，而花黃色素又是花色素苷合成過程中的中間產(chǎn)物。因此，所謂黃酮類化合物的合成途徑其實就是指花色素苷的合成

4、途徑（圖1）。從這個圖中可以看出控制花色形成的結構基因CHS、CHI、DFR、F3H和F35H等對花色色素的合成非常重要，對這些結構基因實施正義或者反義的調控能夠對花色進行改良。67四、應用反義RNA技術進行花色改良 將反義鏈接接在表達載體上，用其轉化花卉，通過來抑制黃酮類化合物合成過程中的某個基因的活性，從而改變花色合成的產(chǎn)物，進而改變花色。 1、對CHS基因的調控 從圖1可知，CHS催化4-香豆酰CoA與丙二酰CoA縮合成柚配基-查爾酮。CHS基因最初從歐芹中分離到，它最矮牽牛中由810個成員組成。植物正常發(fā)育過程中只有CHS-A和CHS-J表達，且這種表達只能在花中。有關研究表明，CHS

5、不僅是植物花色形成途徑中的關鍵基因，而且還與CHI及DFR之間存在著相互作用。所以最早進行花色改良的研究者8 就選擇了CHS作為調控對象。對CHS的反義調控使花色素合成被打斷而使花色變淡，甚至變成白色或者粉色，所以是淡色花育種的一條途徑。Van der Krol等將CHS的cDNA反向連接于CaMV的35S啟動子上，再連接雙元載體Bin19轉化矮牽牛，使花色由紫紅色變成粉紅色并夾有白色，有些花朵完全呈白色。Courthey-Gutterson和Napoli將菊花中分離的CHS基因以反義和正義方向插入粉紅色的菊花品種的基因組中，結果在正義和反義轉化株中都得到了白花或極淺的粉紅色花，而對照沒有出現(xiàn)

6、白花植株，而且還發(fā)現(xiàn)轉基因植株的白花性狀通過營養(yǎng)繁殖能夠穩(wěn)定遺傳而不影響其他想轉的表達。同樣，在煙草中，反義抑制CHS基因的表達也獲得了改變花色的植株，使花冠由桃紅色變?yōu)榘咨?Van der Krol等將菊花CHS基因正義導入菊花園藝品種后產(chǎn)生了白色花和圖案各異的彩瓣花。9 2、對DFR基因的調控 DFR基因也是花色素生物合成中重要的基因之一，在其參與下無色的二氫槲皮醇 、二氫山奈素 和二氫楊梅黃酮分別變?yōu)榧t色的矮菊色素、磚紅色的天竺葵色素和藍色的飛燕草色素。因為DFR基因很早就從模式植物（玉米、金魚草和矮牽牛等）中分離出來，而且它是花色素合成途徑中的關鍵基因，所以在花色研究的早期是反義RN

7、A技術應用的主要對象之一。對DFR基因的調控通常都導致了不同程度地花色素合成量的減少而出現(xiàn)新奇的花色。 3、F3H、F3H和 F35H基因的調控 F3H基因的功能是促使黃酮核C3位置羥基化形成二氫槲皮醇 、二氫山奈素 和二氫楊梅黃酮。對該基因的反義抑制同樣會使花色得以改變。10 F3H催化二氫黃酮醇B環(huán)3位的羥化，形成紅色矢車菊色素的前提二氫槲皮醇，而F35H催化二氫黃酮醇B環(huán)3和5位的羥化，形成藍紫色飛燕草色素的直接前提二氫楊梅黃酮。由于F35H基因直接控制著形成藍色花的飛燕草色素的合成，所以它對藍色花的育種具有非常重要的作用，一度被稱為“藍色基因”。 4、對控制花瓣液泡pH值基因的反義調控 液泡的pH值是影響花色形成的一個重要因素。從三色牽牛的變色、月季的藍變和對矮牽牛的不同色系的研究都說明了花色和液泡的pH 值關系密切。液泡pH值偏低，花呈紅色；反之則為藍紫色。11 將反義RNA技術用于花色研究不僅有助于揭示花色形成的分子生