观赏植物基因工程探究进展.pdfVIP

观赏植物基因工程研究进展 彭镇华汪政科 (中国林业科学研究院花卉研究与开发中心，北京100091) 摘要：评述了近lO多来有关植物花青素、花器官发育基因克隆、花衰老 机理的研究进展及其应用前景。植物花青素代谢途径及其主要酶类的作用之研究 已较为成熟，一大批调控植物花色的结构基目与调节基因已被克隆。利用反义基 因及共抑制原理导入外源基因已培育出了新的观赏植物品种。控制植物的花器官 发生的基因也被克隆，通过对花器官基因的改变，可以改变植物花器官模式。切 花衰老有些是受乙烯的控制，有些则与ABA有关。利用基因工程手段为创造新 花色、花型和花期延长等开辟了广阔前景。 关键词：观赏植物；花青素；花器官；基因克隆；基因工程 花是高等植物繁衍生命的重要器官，不同植物的花大小、形态、色彩各异。传统的杂 交育种及定向选择育种培育了大量观赏植物的新品种，但也有其局限性：在自然条件下， 植物变异频率比之人类的需要要小得多；人工诱变虽然提高了变异频率，但仍不够高，且 盲目性比较大。杂交育种虽然能弥补两者的不足，却也面临着近缘杂交不亲和，难以打破 物种生殖隔离，在有性生殖过程中，重组时染色体的交换量很小，难以打破某些基因连 锁，杂交育种周期长，一个新品种的育成，往往经过多年多次杂交，且会使某些优良性状 难以保持，这就给改良某一单一性状带来极大不便。在传统育种基础上采用基因工程技术 可以对植物的基因进行修饰，获得某些运用传统育种方法所不能达到的性状改良效果。基 因工程技术为花卉改良开辟了一条全新的途径。20世纪80年代以来，基因工程技术在遗 传转化观赏植物花色、花形、花香及延长瓶插寿命等方面取得了重要进展Lloj。现在植 物的分子生物学研究进展迅速，本文就20世纪90年代以来的必威体育精装版进展及其应用前景柞一 评述。 ：’ ‘|j T，’ 1花卉花色基因研究 000种，是普 花的颜色主要受两大类化合物决定，即类黄酮和胡萝h索，类黄酮有3 遍分布于植物体内的次生代谢物，参与植物许多功能，如防止紫外光、抵御病原、诱导病 原和使花粉保持活力等。花色素苷(类黄酮一个亚类)主要积累在花瓣表皮细胞的液泡 内，是花和果实的主要色素。通过应用花色紊苷色素形成障碍突变体的研究，花色素的代 ·166- 谢途径是受一系列酶控制的，存在有两类影响花色素苷生物合成的基因。一类是不同植物 种类共同具有的结构基因，第二类是调节生物合成基因活性、色素空间和时间积累的基 因。类黄酮生物台成似乎受发育、组织专一性调节，丽且也受光、真菌引发物、紫外辐 射、刨伤等环境因紊的诱导。 查尔酮合成酶是花色素合成过程中的一个重要的关键性酶，而且研究最为深入。金鱼 草(Antirrhinum L．)和矮牵牛(Petunia majus hybridaVilm)[41的CHS基因都是一个 由多个成员组成的多基因家族，杂种扶郎菊(Gerbera^如瓜缸L．)花冠发育时活化的3 个基因相应的酶的结构、表达模式和催化特性表明fiftHSl和gCHS8为典型的CHS酶编 育时的合成相关。＆q-{S2则不同，其表达模式与色素形成模式不相关，氨基酸序列也不 同于典型的CHS，并且催化特性也不同，它是CHS和CHS相关基因大的亚家族的一个新 成员佰J。通过对花色研究模式植物金鱼草进行查尔酮合成酶转基因研究，发现金鱼草的 花色和育性都发生了变化L6J。 花序发育过程中，二氢黄醇-4=还原酶(DFR)基因在花器官、花类型和花冠内的表 达是依照品种花色索苷颜色而变化。而CHS表达在花序发育过程中虽然是组织专一性调 节的，但变化是偶然的。在品种闯DFR表达的变化显示有空问上专一性基西词节。 花色素苷_3一葡萄糖是花色素合成途径中第一个稳定的化合物，尽管花色素苷的芳环 乙酰化作用非常重要，但