利用蓝目菊和蝶豆花基因共转获得紫色-紫罗兰色菊花
2022-09-13 本文已影响0人
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菊花花色十分丰富，但是唯独缺乏蓝色，因为菊花中缺少飞燕草色素苷的生物合成途径。菊花属于菊科植物，菊科中含有蓝色基因F3'5'H的植物有瓜叶菊（Senecio cruentus）、矢车菊（Centaurea cyanus L.）、翠菊（Callistephus chinensis (L.) Nees）和蓝目菊（Osteospermum hybrid）等。有报道认为菊科植物F3'5'H由F3'H进化而来，如将非洲菊F3'H的 487号氨基酸位点由苏氨酸突变为丝氨酸后，转入酵母INVSc菌株中，可以产生F3'5'H活性；反之，将蓝目菊F3'5'H的487位点由丝氨酸突变为苏氨酸后，可出现F3'H活性。目前，关于利用菊科植物的蓝色基因使菊花花瓣出现蓝色花色的研究还未见报道。2021年5月，Ornamental Plant Research 在线发表了南京农业大学园艺学院菊花课题组题为Generation of purple-violetchrysanthemum via anthocyanin B-ring hydroxylation and glucosylation introducedfrom Osteospermum hybrid F3'5'H and Clitoria ternatea A3'5'GT 的研究论文。
该研究通过以菊花‘南农粉翠’为材料，把蓝目菊的蓝色基因OhF3′5′H、菊花CmF3'Hm（CmF3'H T485S突变）分别与蝶豆花CtA3′5′GT 共同转化获得转基因菊花，经表型观察、分子鉴定以及花色素成分鉴定，发现蓝目菊OhF3'5'H 在菊花花瓣中具有催化活性，成功获得紫色-紫罗兰色花色的转基因菊花，但菊花CmF3'Hm 却不能（图1），分析发现通过点突变获得的CmF3'Hm不具有F3'5'H活性。进一步通过UPLC-ESI-MS对舌状花瓣中花色素的组成成分进行分离鉴定，发现A7、A8和A9是呈现蓝色的关键花青苷单体（图2）。近期，该团队对转化的目的基因组合进一步进行了优化，成功获得了蓝色菊花（图3，未发表）。相关研究结果为后续利用基因工程技术选育蓝色菊花品种奠定了基础。
图1 转基因菊花花色表型和RHS 比色卡分析花色的变化
图2 OhF3'5'H和CtA3'5'GT对菊花花色苷合成代谢产物的修饰
图3 优化的转基因菊花花色表型变化（WT野生型，Cam5G-48转基因菊花；未发表）
南京农业大学园艺学院硕士生韩笑盈、罗宇婷和林娇阳为论文共同第一作者，南京农业大学园艺学院蒋甲福教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（31930100、1902053），江苏现代农业产业技术体系建设项目（JATS[2020] 402）以及江苏高校优势学科建设工程项目的资助。原文链接：https://doi.org/10.48130/OPR-2021-0004
关于Ornamental Plant Research
Ornamental Plant Research 是一本开放获取的期刊，致力于传播观赏植物领域的最新研究进展，专注于发表本领域原创研究文章、综述、评论、观点以及应用性论文。期刊主编由美国佛罗里达大学食品与农业科学学院陈建军教授担任。
期刊官网：
www.maxapress.com/opr
投稿链接：
mc03.manuscriptcentral.com/ornpr
