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赤霉素作为种类最多,生理功能最广的一种植物激素,可以调节高等植物生长过程中的各个重要阶段,具有多种重要的生理作用,是植物花色素苷合成的重要调控因子。 本论文针对紫心甘薯在应用上的巨大潜力,以紫心甘薯品种(系)‘A5’、‘山川紫’、白心甘薯品种‘禺北白’为试材,研究了不同浓度的GA3(0μM,1μM,10μM,100μM)对紫心甘薯生长发育及花色素苷合成的影响。并通过对GA3处理前后紫心甘薯中花色素苷合成相关酶基因表达模式的研究,寻找GA3作用的靶标,并对其启动子的序列特征和功能进行研究。以期为阐明GA3对紫心甘薯花色素苷合成的调控机制奠定理论基础。本论文获得的主要研究结果如下: 1、GA3对紫心甘薯‘A5’和‘山川紫’根长有抑制作用,对茎长有促进作用,在一定范围内(1μM~100μM)随着浓度增加,作用越明显。 2、GA3对紫心甘薯花色素苷合成和积累的影响具有品种和组织特异性。10μM GA3可能是促进紫心甘薯‘A5’根花色素苷合成的最适浓度。 3、采用荧光定量PCR测定了不同浓度GA3处理下紫心甘薯花色素苷合成相关酶基因的表达量。结果表明,GA3浓度为10μM时,显著增强了紫心甘薯‘A5’根花色素苷合成中相关酶基因(CHS、CHI、F3H、F3H、DFR、ANS和UF3GT)的表达量,这进一步证实10μM GA3是促进紫心甘薯‘A5’根花色素苷合成的最适浓度;另外GA3处理下IbCHS和IbF3H基因的表达水平与花色素苷含量之间的变化趋势较为一致,因此推测IbCHS和IbF3H是GA3影响紫心甘薯花色素苷合成的靶标。 4、采用热不对称PCR的方法从紫心甘薯‘A5’中克隆获得了IbCHS基因的启动子序列(命名为pIbCHS),pIbCHS长度为643bp。采用PLACE和WEBTOOLS软件分析发现,该段序列包含有TATA-box、CAAT-box等启动子常规的结构域,并且有3个赤霉素结合元件和多个MYB转录因子结合元件。 5、成功构建了pIbCHS的真核表达载体pIbCHS+pCambia1301,通过农杆菌(EHA105)介导的烟草瞬时转化,将pIbCHS+pCambia1301转化到烟草叶片细胞中。经GUS组织化学检测,烟草叶片呈蓝色,而阴性对照无蓝色出现。说明本论文克隆得到的紫心甘薯pIbCHS启动子可以启动报告基因GUS的表达,pIbCHS是具有生物学功能的启动子序列。 6、通过农杆菌(EHA105)介导,成功地将pIbCHS+pCambia1301转化到野生型拟南芥中。转基因拟南芥T2代幼苗经GUS组织化学检测呈蓝色,而野生型拟南芥幼苗无蓝色出现,表明pIbCHS可以启动报告基因GUS的表达,进一步证明了本文所获得的pIbCHS是具有生物学功能的启动子序列,这为研究GA3对pIbCHS的调控作用奠定了实验基础。