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1、反义RNA技术在花色育种中的应用,内容简要,改良花色的途径反义RNA花色形成的分子生物学应用反义RNA技术进行花色改良结束语,一、改良花色的途径,一直以来，育种工作者们利用杂交手段培育植物新的花色，具有育种周期长，目的性差，效率低等缺点，现代生物技术的发展和广泛应用使更多新异花色的出现成为可能，目前改变花色的主要方法有：反义RNA、共抑制法、引入新基因来补充某些品种缺乏合成某些颜色的能力、导入调节基因、转座子插入法、辅助基因多基因导入、核酶抑制。,二、反义RNA,反义RNA是指一些与特定RNA（多为mRNA）或DNA互补的小分子量的可扩散DNA转录物，它们通过特异性的碱基互补方式控制基因的表达
2、和参与基因表达的调控。,三、花色形成的分子生物学,采用反义RNA技术进行花色分子育种的研究，依赖于对花色形成分子生物学研究的突破性进展。花色形成是指植物营养生长发育停止后，进入生殖生长阶段，花器官发育过程中合成一系列的色素化合物而使花朵显现出一定的颜色。花色的分子生物学研究是以黄酮类化合物的生物合成途径的解析为突破口的，经过多年的研究已取得丰硕的成果。1、花色色素概况 植物的花色主要由黄酮类化合物、类胡萝卜素和生物碱三类物质决定。类胡萝卜素存在于质体内，一般呈现黄色、橙色和红色等。类胡萝卜素的显色和分子中的共轭双键数有密切的关系，随着共轭双键数的增加其颜色就越偏向红色，另外至少要有7个共轭双键
3、时才能呈现出黄色。黄酮类化合物存在于液泡内，根据中间吡喃环氧化程度地不同，将黄酮类化合物分为12类，即查尔酮、橙酮、黄酮、黄酮醇、黄烷酮、二氢查尔酮、儿茶精类、黄烷-3-4-二醇、双黄酮、异黄酮、,原花色素和花色素苷。黄酮类化合物中除花色素苷是红色系外，均属黄色系。查尔酮和橙酮是深黄色，其它为淡黄色或近于无色。2、花色素苷的生物合成 对于花色素苷生物合成途径的研究已十分详尽。其中3种植物在研究合成途径和基因分离中起至关重要的作用，即玉米、金鱼草和矮牵牛。黄酮类化合物由花色素苷和花黄色素组成，而花黄色素又是花色素苷合成过程中的中间产物。因此，所谓黄酮类化合物的合成途径其实就是指花色素苷的合成途径
4、（图1）。从这个图中可以看出控制花色形成的结构基因CHS、CHI、DFR、F3H和F35H等对花色色素的合成非常重要，对这些结构基因实施正义或者反义的调控能够对花色进行改良。,四、应用反义RNA技术进行花色改良,将反义链接接在表达载体上，用其转化花卉，通过来抑制黄酮类化合物合成过程中的某个基因的活性，从而改变花色合成的产物，进而改变花色。1、对CHS基因的调控 从图1可知，CHS催化4-香豆酰CoA与丙二酰CoA缩合成柚配基-查尔酮。CHS基因最初从欧芹中分离到，它最矮牵牛中由810个成员组成。植物正常发育过程中只有CHS-A和CHS-J表达，且这种表达只能在花中。有关研究表明，CHS不仅是植
5、物花色形成途径中的关键基因，而且还与CHI及DFR之间存在着相互作用。所以最早进行花色改良的研究者,就选择了CHS作为调控对象。对CHS的反义调控使花色素合成被打断而使花色变淡，甚至变成白色或者粉色，所以是淡色花育种的一条途径。Van der Krol等将CHS的cDNA反向连接于CaMV的35S启动子上，再连接双元载体Bin19转化矮牵牛，使花色由紫红色变成粉红色并夹有白色，有些花朵完全呈白色。Courthey-Gutterson和Napoli将菊花中分离的CHS基因以反义和正义方向插入粉红色的菊花品种的基因组中，结果在正义和反义转化株中都得到了白花或极浅的粉红色花，而对照没有出现白花植株，
6、而且还发现转基因植株的白花性状通过营养繁殖能够稳定遗传而不影响其他想转的表达。同样，在烟草中，反义抑制CHS基因的表达也获得了改变花色的植株，使花冠由桃红色变为白色。Van der Krol等将菊花CHS基因正义导入菊花园艺品种后产生了白色花和图案各异的彩瓣花。,2、对DFR基因的调控 DFR基因也是花色素生物合成中重要的基因之一，在其参与下无色的二氢槲皮醇、二氢山奈素 和二氢杨梅黄酮分别变为红色的矮菊色素、砖红色的天竺葵色素和蓝色的飞燕草色素。因为DFR基因很早就从模式植物（玉米、金鱼草和矮牵牛等）中分离出来，而且它是花色素合成途径中的关键基因，所以在花色研究的早期是反义RNA技术应用的主要
7、对象之一。对DFR基因的调控通常都导致了不同程度地花色素合成量的减少而出现新奇的花色。3、F3H、F3H和 F35H基因的调控 F3H基因的功能是促使黄酮核C3位置羟基化形成二氢槲皮醇、二氢山奈素 和二氢杨梅黄酮。对该基因的反义抑制同样会使花色得以改变。,F3H催化二氢黄酮醇B环3位的羟化，形成红色矢车菊色素的前提二氢槲皮醇，而F35H催化二氢黄酮醇B环3和5位的羟化，形成蓝紫色飞燕草色素的直接前提二氢杨梅黄酮。由于F35H基因直接控制着形成蓝色花的飞燕草色素的合成，所以它对蓝色花的育种具有非常重要的作用，一度被称为“蓝色基因”。4、对控制花瓣液泡pH值基因的反义调控 液泡的pH值是影响花色形成的一个重要因素。从三色牵牛的变色、月季的蓝变和对矮牵牛的不同色系的研究都说明了花色和液泡的pH 值关系密切。液泡pH值偏低，花呈红色；反之则为蓝紫色。,将反义RNA技术用于花色研究不仅有助于揭示花色形成的分子生物学机理，而且对解决生产实际中的花色育种具有潜在的应用价值。反义RNA技术在月季、菊花和非洲菊等花卉上也都有很好的应用前景。关于花色的分子生物学及转基因的研究，目前在我国已经起步，而且进展相当快，相信在不久的将来会取得丰硕成果。,
