Question

怎样才能改变一种植物叶子的颜色

Answer 1

植物叶片细胞内的色素包括叶绿素、 花色素苷和类胡萝卜素,它们在细胞中的相对含量和存在位置决定了叶片的颜色。叶绿素占比例较大时, 叶片呈现绿色;花色素苷占比例大时,叶片呈现红色; 类胡萝卜素占比例大时, 叶片呈现橙色或黄色。现在主要是可以通过提高花色素苷生物合成途径中关键酶基因的表达水平,促进花色素苷合成,从而改变叶片颜色。花色素苷是一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素, 属类黄酮类。在自然状态花色素苷常与各种单糖形成花色苷,由于具有吸光性而表现出红色、 紫色和蓝色等色彩。已有的研究表明, 植物花色素苷的生物合成受2类基因的共同调控,一类是结构基因,编码生物合成途径中所需的酶;另一类是调节基因,编码转录因子调控结构基因的时空表达。转录因子也称为反式作用因子,是指具有与真核生物启动子特定 DNA序列结合活性的蛋白质分子, 或者是具有已知 DNA结合域结构特征的蛋白质分子。转录因子能与基因启动子区域中的顺式作用远见发生特异性相互作用,通过它们之间以及与其他相关蛋白之间的相互作用激活或抑制转录。与结构基因相比, 转录因子的异源超表达能够促进多个结构基因表达水平的提高,因此效率更高。目前,花色基因工程中利用最多的是玉米 Lc( leaf co l o r)基因, Lc基因是玉米 R基因家族的一个成员,负责玉米花色素苷的组织特异性表达。除了改变花色外, Lc基因的异源表达也可以引起叶片颜色的改变。Go lesbrough等发现, Lc基因导入番茄的多数再生植株在叶片、 茎和根中积累高含量的花色素苷, 颜色显著加深, 甚至变为黑色, 因此 Lc基因可以作为一种非破坏性的筛选标记。Lc基因导入矮牵牛,发现 22个转基因系表现稳定的叶片着色水平显著提高, 叶片表现出紫红色。Lc基因不仅可以增加番茄果实和叶片花色素苷的含量, 一些植株的节和老叶显著变为红紫色。L i等首次将导入观叶植物花叶芋(Ca l ad i um bico lor )中发现在转基因植株叶片和根中积累花色素苷。这是第一个将Lc基因用于改变叶片颜色,培育彩叶植物的报道。除了 Lc基因外, 其他一些转录因子的超表达也能够促进花色素苷的积累, 改变叶片颜色。E lomaa等鉴定了一个大丁草 (G erbera hybrida ) R2R3 -MYB型转录因子 GMYB10, 10个 GMYB10 超表达转基因烟草(N icotiana tabacum )株系中, 4个的叶片和茎积累高含量的花色素苷。deM ajnik等将 myb或myc基因导入白三叶(Tri folium rep ens)中发现, 一些植株多种组织中花色素苷含量增加,一个转 B-Peru基因植株在叶片中积累花色素苷。

Answer 2

植物花色素苷的生物合成受二类基因的共同调控