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將開出更多花色!我科學家破解秋石斛色彩合成關鍵基因

由 光明網 發表于 攝影2023-02-01
簡介團隊挖掘了調控秋石斛花朵中花青素苷合成的關鍵基因,以此為目標基因建立了基於VIGS快速研究秋石斛花器官相關基因功能的技術體系,並利用其成功實現了調控商品花的花色

什麼叫色彩合成

日前,記者從中國熱帶農業科學院獲悉,中國熱科院熱帶觀賞植物產業技術創新團隊在秋石斛花色形成和調控機制研究及花色調控技術開發方面取得新進展。團隊挖掘了調控秋石斛花朵中花青素苷合成的關鍵基因,以此為目標基因建立了基於VIGS快速研究秋石斛花器官相關基因功能的技術體系,並利用其成功實現了調控商品花的花色。為挖掘秋石斛花發育、花色、花香及衰老相關的功能基因,以及開發複色秋石斛商品提供了技術支撐。

據瞭解,秋石斛(Phalaenopsis-type Dendrobium)是繼蝴蝶蘭和大花蕙蘭之後,最有發展潛力的熱帶蘭。海南是國內秋石斛規模化生產的唯一適宜之地。受種質資源所限,國內市場上的秋石斛花色以紫紅色調為主,且著色模式單一。創制讓人“眼前一亮”的新穎複色秋石斛新品種具有很好的市場前景。然而,秋石斛花色形成和調控機制尚不明確。

研究團隊前期挖掘了兩個與秋石斛花瓣中花青素苷積累密切相關的轉錄因子基因DhMYB2和DhbHLH1,兩個轉錄因子相互作用協同調控花青素苷的合成。為解析秋石斛花色調控機制和花色改良分子育種奠定了基礎。相關研究發表於《Plant Physiology and Biochemistry》。團隊帶頭人尹俊梅研究員為該論文的通訊作者,團隊成員李崇暉研究員為第一作者。研究獲得國家自然科學基金、海南省重大科技專案等支援。

在此基礎上,研究團隊近期以DhMYB2為目標基因,利用VIGS技術在秋石斛中成功抑制了DhMYB2的表達,產生了花瓣、萼片和唇瓣中裂片中花青素苷含量降低或缺失的表型。進一步證實了DhMYB2是調控上述組織中花青素苷合成的關鍵基因。研究表明,利用從DhMYB2起始密碼子開始的123 bp的區域作為VIGS插入片段,可以高效沉默DhMYB2,產生非常明顯的花色變化表型。這一基因片段可與目的基因片段串聯,開發為視覺化的VIGS標記,廣泛應用於秋石斛花器官相關的基因功能研究。

將開出更多花色!我科學家破解秋石斛色彩合成關鍵基因

DhMYB2的功能研究及VIGS技術研發

此外,團隊利用以上研究成果對幾種商品秋石斛進行了瞬時調色,經處理後同一花序開出的花連續變色,效果持續到整朵花衰老凋謝。不同植株、不同花朵的表現各異,觀賞性極大提升。該方法已申請國家發明專利(申請號202111682443。X),具有很好商業應用前景。(記者 武玥彤)

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利用VIGS技術對秋石斛進行調色

將開出更多花色!我科學家破解秋石斛色彩合成關鍵基因