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花色是花卉种质资源最重要的观赏性状,也是花卉种质创新最重要的目标性状之一。了解不同物种不同花色的成色机理,有助于通过现代分子生物学手段实现花色调控,获得具有特殊花色的新品种,提高观赏价值,特殊花色生物工程育种也是鸢尾属植物育种研究的重点。鸢尾属的燕子花(Iris laevigata)花色艳丽,花型奇特,是我国北方少有的极耐寒蓝色夏花种类,也是重要的水生宿根观赏花卉。但目前花色较为单一。其天然居群下的白花变种白花燕子花(Iris laevigata var.alba)的发现对于燕子花花色产生的机理研究提供了非常好的对照材料,有利于开启鸢尾属植物并拓展单子叶植物花色代谢途径研究。二氢黄酮醇4-还原酶(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)是植物花青素合成中的重要酶。基于蓝、白两种花色燕子花花材高通量的转录组数据分析,获取了花青素代谢途径中两种花色的差异表达关键基因——DFR 基因,其在白花中表达显著下调。本研究从燕子花中成功克隆出了 DFR基因,将其命名为IlDF。对IlDFR基因进行进化分析以及亚细胞定位等基本特征分析;同时利用Real-time PCR分析IlDFR基因的表达模式;转入模式植物烟草中对其功能进行了初步探究。主要研究结果如下:1.从燕子花花瓣中克隆出IlDFR基因的全长序列。对目的基因序列分析表明,IlDFR基因的开放读码框(ORF)的长度为1026bp,编码341个氨基酸。q-PCR结果显示,IlDFR基因主要在两花色燕子花花中表达,在叶中的表达量低;在植株开花的不同阶段,燕子花蓝、白花花瓣中IlDFR基因表达量在盛花期(S4)达到最大值,但在白花燕子花中表达量低于燕子花;在白花燕子花的花药中IlDFR基因的表达量高于燕子花花药中的表达量。2.生物信息学分析结果表明,IlDFR蛋白可能为亲水性蛋白,无信号肽,具有丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸磷酸化位点;α-螺旋和无规则卷曲是I1DFR蛋白的主要二级结构元件;利用NCBI的Blastp预测发现,IlDFR编码的氨基酸序列具有典型的DFR蛋白功能结构域,属于NADB-Rossmann超家族。进化树分析得出IlDFR基因编码的蛋白与胡萝卜的同源性较高,其次是土豆。3.双酶切构建pBI121-IlDFR植物过表达载体和pBI121-IlDFR-GFP植物表达载体,利用农杆菌介导法将其转入烟草中,DNA鉴定阳性株系,q-PCR分析结果表明外源IlDFR基因已经成功转入烟草基因组中并表达。采用基因枪法对IlDFR基因进行亚细胞定位分析,发现DFR蛋白作用在细胞质和细胞壁中。4.根据q-PCR结果,遴选出3个IlDFR基因表达量高的转越因株系:I1DFR-1,IlDFR-3和IlDFR-8,与野生型烟草进行表型比较分析,发现转IlDFR基因烟草的花色较深,为深粉色(RHS 58C),花瓣的边缘卷曲,花径大小、花长度、雄、雌蕊长度均小于野生型烟草的,子房直径则大于野牛型烟草,其中IlDFR-1植株差异最为明显,IlDFR-3和IlDFR-8次之。转IlDFR基因烟草主枝顶端开花数量(23-33)多于野生型烟草主枝顶端开花数量(13-18)且差异明显。推测燕子花的IlDFR基因参与花色及花形态数量性状调控。