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梅花(Prunus mume Sieb.et Zucc.)是中国的传统名花,花色是影响梅花观赏价值的重要品质性状,花色育种是梅花品种改良的重要目标之—。但国内外对梅花花色形成机理的系统研究很少,梅花花色合成途径及调控机制尚不清楚。花青素苷是梅花花色形成的重要色素,R2R3-MYB转录因子是调控花青素苷合成的重要基因,但其对梅花花青苷合成调控的研究未见报道。梅花基因组的发布为研究梅花花色形成的分子机理奠定了基础。本论文从研究梅花花青苷组成成分及其对花色的影响入手,初步探明梅花花青苷代谢途径;以梅花基因组为基础,全面鉴定梅花R2R3-MYB基因家族,通过生物信息学分析预测出与梅花花青苷合成调控相关的基因序列,从梅花中分离这些序列并将其转入烟草进行功能鉴定,为今后梅花花色分子育种奠定基础。本论文的主要研究结果及结论如下:(1)41个梅花品种的花色分为白色系、浅粉色系、粉色系和紫红色系等4种类型。白色系不含任何花青素苷成分,其他色系中共检测出5种花青素苷成分,鉴定了4种主要成分,分别为矢车菊素-3-0-葡萄糖苷(Cy3G)、矢车菊素-3-0-鼠李糖葡萄糖苷(Cy3GRh)、芍药花素-3-O-葡萄糖苷(Pn3G)、芍药花素-3-0-鼠李糖葡萄糖苷(Pn3GRh),其总量占总花青苷含量99%以上的比例,因此推断梅花花青素苷的代谢途径主要是矢车菊素苷分支。在鉴定的4种成分中,Cy3GRh、Pn3GRh和Cy3G的平均含量占总花青苷含量的93.5%,是梅花花青素苷的主要成分,对梅花花色表型有重要影响。(2)从梅花基因组鉴定了 96个R2R3-MYB基因,通过进化分析将其划分成35个亚家族,对其保守结构域、基因结构、染色体分布、复制模式及基因表达分析的结果表明:96个基因均含有保守的MYB结构域,79.2%的基因为含2个内含子的基因结构,同—亚家族的基因具有相同或相似的基因结构和保守基序。87个基因在梅花8条染色体上不均衡分布,4、2和7号染色体上分布的基因数目最多;片段重复和串联重复在PmMYB家族扩张过程中均起到了重要作用;大多数梅花R2R3-MYB基因在不同器官中表达,可能参与了不同器官的发育过程。通过系统分析预测出4条与梅花花青素苷合成调控相关的R2R3-MYB基因。(3)采用RT-PCR的方法从梅花’红须朱砂’中分离了 4个全长分别为741、579、729、582 bp的CDS序列,与其他物种中花青苷调控相关R2R3-MYB基因进行了多序列比对和系统进化分析,表明4个序列与蔷薇科的苹果、沙梨、甜樱桃和桃等物种中调控花青苷合成的MYB转录因子有很高同源性,推测可能具有相似的生物学功能。(4)通过在烟草中过表达鉴定了 2个基因PmMYB1和PmMYBa1的功能,二者均显著促进了转基因烟草部分生殖器官中花青素含量的积累。过表达PmMYB1基因的烟草植株中花色明显加深,其花冠中花青素含量显著高于对照(P<0.05),平均值为对照的6.2倍;过表达PmMYBa1基因的烟草植株中花色和果色都明显加深,其花冠和果皮中的花青苷含量均显著高于对照(P<0.05),平均值分别为对照的5.2和5.4倍。通过基因表达分析表明转基因烟草花中大多数内源花青素合成通路基因显著上调,并且PmMYB1和PmMYBa1基因均能在转基因烟草后代中稳定表达且保持明显的表型变化,这些结果表明2个基因在花青素苷合成过程中起重要调控作用。