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玫瑰(Rosa rugosa Thunb.)是世界上名贵的天然香料植物,由其花朵提取的玫瑰精油有“液体黄金”的美誉,深受市场欢迎。2-苯乙醇是玫瑰精油的主要成分之一,L-苯丙氨酸是合成2-苯乙醇的底物,若能通过基因工程手段提高玫瑰中L-苯丙氨酸的含量,进而促进2-苯乙醇的合成,提高玫瑰精油的产量和品质,具有重要的理论意义和实践价值。本文在实验室前期研究的基础上,克隆获得了与玫瑰L-苯丙氨酸合成相关的RrDHQ/SDH、RrCM1、RrCM2基因和R2R3-MYB家族的两个转录因子RrODO1和RrMYB114,分析了其时空表达特性,并尝试将这些基因转入模式植物矮牵牛中验证其功能,旨在挖掘调控玫瑰L-苯丙氨酸代谢的关键基因,为今后开展“高油”玫瑰分子育种提供优异基因资源。主要研究结果如下:1、以‘平阴一号’玫瑰为试验材料,克隆获得了 L-苯丙氨酸合成通路上的关键酶基因RDHQ/SDH、RrCM1和RrCM2,并克隆了两个调控苯丙素类合成途径的转录因子RrODO1和RrMYB114。其中RrDHQ/SDH基因编码区ORF(1518bp),共编码506个氨基酸;RrCM1基因编码区ORF(633bp),共编码210个氨基酸;RrCM2基因编码区ORF(801bp),共编码266个氨基酸;RrODO1基因编码区ORF(837bp),共编码278个氨基酸;RrMYB114基因全长898bp,具有起始密码子、完整的开放阅读框(732bp)、终止密码子、共编码244个氨基酸。2、以花中2-苯乙醇含量存在明显差异的‘紫枝玫瑰’及其芽变品种‘白紫枝玫瑰’为试材,分析了RrDHQ/SDH、RrCM1、RrCM2、RrODO1和RrMYB114基因在玫瑰不同花发育时期及花器官不同部位中的时空表达特性。结果表明:(1)随着花朵的开放,‘白紫枝玫瑰’中RrDHQ/SDH基因总体上显著上调表达,RrCM1总体上显著下调。转录因子表现为在特定时期诱导表达的模式,RrODO1仅在初开期显著上调表达,可能和L-苯丙氨酸合成前体大量积累有关,RrMYB114在半开期和盛开期上调表达,可能是2-苯乙醇前体竞争的调节因子;在‘紫枝玫瑰’中,结构基因RrDHQ/SDH和RrCM1在衰败期显著上调表达,与2-苯乙醇含量高峰期一致,而RrCM2在衰败期显著下调。转录因子RrODO1在半开期上调表达,同样可能和L-苯丙氨酸合成前体积累有关,而RrMYB114总体上呈下调表达趋势;(2)在花器官不同部位的基因表达模式中,RrCM1表达具有强烈的组织特异性,主要在花瓣中表达;RrODO1表达具有较强的组织特异性,仅在‘白紫枝玫瑰’的花托和‘紫枝玫瑰’的雌蕊中高表达;RrMYB114表达具有一定的组织特异性,在花萼和雄蕊中丰度极低,在花柄和雌蕊丰度相对较高;RrCM2在‘白紫枝玫瑰’花柄和雄蕊中不表达,其余部位均有表达,其组织特异性与RrCM1明显不同;RrDHQ/SDH在各部位均有一定表达,在‘白紫枝玫瑰’花柄中丰度较高。3、构建了玫瑰L-苯丙氨酸合成相关RrDHQ/SDH、RrCM1、RrCM2、RrODO1和RrMYB114基因的超表达载体,采用农杆菌介导法的叶盘转化法转入矮牵牛,经GUS染色验证,得到了转RrDHQ/SDH、RrCM1、RrCM2、RrODO1基因的矮牵牛愈伤组织和转RrMYB114基因的矮牵牛植株。以野生型矮牵牛植株为对照,对转RrMYB114基因的矮牵牛植株进行表型观察发现,转RrMYB114基因的矮牵牛植株形态和花朵尺寸均小于对照植株;GC-MS检测转RrMYB114基因矮牵牛植株的花香成分发现,转基因矮牵牛主要芳香物质的含量高于野生型植株,尤其是苯类/苯丙素类芳香化合物变化较为显著,转RrMYB114基因植株中2-苯乙醇的含量是野生型矮牵牛植株的10倍左右。