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紫心甘薯(purple-fleshed sweet potato)是甘薯[Ipomoea batatas(L.)Lam.]中一个具有独特遗传性状和经济价值的特色品种类型，其块根因富含花色素苷(anthocyanin)，薯肉为紫红色而得名。紫心甘薯作为花色素苷的优质原料作物，因其富含花色素苷的部位为深埋地下的块根而具有一定的特殊性，其花色素苷的合成和调控方式与其他植物是否存在差异是一个值得研究的科学问题。 类黄酮-3-O-糖基转移酶(UF3GT)是花色素苷合成途径中一个合成酶，其功能是催化糖基转移反应，使花色素由无色转为有色，并提高花色素苷的稳定性和水溶性。本论文以紫心甘薯为试材，以编码类黄酮-3-O-糖基转移酶的基因(UF3GT)为研究对象，在本实验室已有研究基础上采用基因克隆技术和表达模式分析方法，对该基因以及其启动子的结构和功能进行了研究，获得了以下主要研究结果: 1.采用RACE-PCR技术，从紫心甘薯块根获得了UF3GT基因两个全长cDNA序列，将其分别命名为IbUF3GT2（GeneBank登录号:KF056328），IbUF3GT3（GeneBank登录号:KF056329）。生物信息学分析表明，IbUF3GT2开放阅读框(ORF)的长度为1278 bp，编码426个氨基酸。IbUF3GT3开放阅读框(ORF)的长度为1359 bp，编码453个氨基酸。 2.不同物种IbUF3GT基因的同源进化树和氨基酸序列的同源比对结果表明，IbUF3GT3与同科植物的IbUF3GT基因聚在一起，是植物类黄酮3-O-糖基转移酶基因家族成员。 3.构建了IbUF3GT3基因的植物超表达载体，转化拟南芥UF3GT基因插入功能缺失突变体，筛选获得了转基因纯合株系。表型观察和分析发现，转基因植株的叶子和茎的颜色变紫，其整株的花青素含量高于突变体和野生型植株。表明本文获得的IbUF3GT3基因可编码具有功能的UF3GT蛋白酶。 4.采用实时荧光定量PCR(Real-time-PCR)对紫心甘薯品种“A5”的不同器官以及不同紫心甘薯品种或品系块根中IbUF3GT3基因表达水平进行了检测。结果表明，紫心甘薯品种“A5”各器官中IbUF3GT3基因均有表达，且块根中的表达量最大;不同品种或品系甘薯块根中IbUF3GT3基因的表达水平与其花青素含量的变化趋势相一致。 5.采用TAIL-PCR技术克隆获得了长度为758 bp的IbUF3GT3基因的启动子序列，命名为PIbUF3GT3。对其进行生物信息学分析和结构域预测的结果表明，PIbUF3GT3具有启动子的序列特征并且含有光响应、赤霉素和水杨酸的作用元件及转录因子MYB和bHLH的调控结合元件等结构域。 6.将PIbUF3GT3全长及其5端缺失片段分别与GUS报告基因融合，通过农杆菌介导法瞬时转化烟草叶片。检测结果表明，PIbUF3GT3可启动GUS基因的表达，并随着其片段长度的减少，GUS活性随之降低。说明，PIbUF3GT3具有启动子活性，其活性关键区域大致在-758～-633 bp之间。