月季查尔酮合成酶基因片段的克隆及其表达分析

张云婷 于定群 程怡 汤浩茹 王清明 张勇

在植物的花色成分中，类黄酮、甜菜素和类胡萝卜素是三类最主要的色素［1，2］，且大多数植物花色素属于类黄酮［3］。 查尔酮合成酶（chalcone synthase，CHS）是类黄酮类物质合成的关键酶，在苯丙氨酸合成途径中，香豆酰辅酶A 和丙二酰辅酶A 在查尔酮合成酶催化下产生苯基苯乙烯酮［4，5］。此中间物的异构化和功能基团的进一步取代都能导致黄酮、异黄酮和花色素苷的合成。这些化合物为自然界提供了颜色，并参与了植物的多种生理过程，包括防紫外线辐射、抗病、生长素运输、花粉的育性等［6，7］。查尔酮合成酶的表达受 UV 照射［8］、真菌侵染等条件诱导［9］，且在花中特异性表达［10］，其表达量的改变可能导致植物花色的变异［11］。CHS在植物中是普遍存在的，现认为最早在陆生植物中出现。例如，轮藻纲和苔藓植物［6，12-15］。 到目前为止在GenBank注册的与CHS有关的核酸序列已经有5000多条，涉及到的植物主要是豆科的大豆、苜蓿、豌豆；十字花科的拟南芥；禾本科的水稻、玉米；葡萄科的葡萄等，其中观赏植物主要有矮牵牛、莲、水仙、菊花、蝴蝶兰和金鱼草等［16］。

CHS转基因的研究开展得比较广泛。1986年，Coen 等［17］对金鱼草的花色突变体研究表明，突变体花色变淡或变浅蓝色，并推测该现象由CHS基因所控制。1990年 van der Krol等［18］将 CHS基因反义片段导入矮牵牛，结果花朵色素合成受阻，花冠颜色变浅，但花药正常。1993年Elomaa等［19］利用农杆菌介导法将 CHS 基因反义片段导入非洲菊（Gerberahybrida）中，内源CHS合成受到抑制，花色合成大大受阻，从而使花色发生改变。……