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《农业生物技术学报》 2019年11期
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彩叶香樟叶片色素含量及其合成相关基因表达的变化

俞金健  王建军  尹雨钦  程健弘  黄华宏  童再康  
【摘要】:彩叶香樟(Cinnamomum camphora)是人工选育的香樟新品种,具有很高的观赏与经济价值,探索彩叶香樟特殊叶色形成的生理生化机制对香樟观赏新品种选育具有重要意义。为研究彩叶香樟特殊叶色的形成机制,以彩叶香樟新品种'涌金'(C. camphora'Yongjin')和野生香樟为实验材料,比较两种香樟的叶片颜色变化、叶绿素、类胡萝卜素与花青素含量以及光合特性,同时利用qRT-PCR技术检测15个叶绿素合成相关基因在二者间的表达差异。结果表明,4月'涌金'的叶片颜色与野生香樟明显不同,测定期间'涌金'的叶色值呈上升趋势,4月10日时最小,为2.757,4月21日时最大,为8.163,且皆显著低于野生香樟(P0.05)。4月10日'涌金'叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量与野生香樟的差异最大,仅为后者的24.9%、42.2%和29.7%。虽然两种香樟的叶绿素含量在各测定时间点均存在极显著差异(P0.01),但二者的类胡萝卜素和花青素含量差异均未达到显著水平。'涌金'的光响应变化趋势与野生香樟相似,其最大净光合速率为7.44μmol/(m2·s),光饱和点为396.7μmol/(m2·s),均显著低于野生香樟(P0.05)。两种香樟间叶绿素合成相关基因的表达模式存在较大差异,尤其在4月10日差异最大,二者共有11个基因的表达量存在显著差异(P0.05),其中'涌金'谷酰胺-tRNA还原酶基因(C. camphora glutamy l-tRNA reductase, CcHEMA)与尿卟啉原Ⅲ合成酶基因(C. camphora uroporphyrinogenⅢsynthetase, CcHEMD)表达量仅为对照的38.7%和31.7%;'涌金'CcHEMD、粪卟啉原Ⅲ氧化酶基因(C. camphora coproporphyrinogenⅢoxidase, CcHEMF)在测定期间的表达量均显著低于野生香樟(P0.05),与低叶绿素含量的表型相符。综上认为,'涌金'在春季叶绿素相对含量低是其特殊叶色形成的直接原因,这与其HEMA、Mg-螯合酶H亚基(magnesium chelatase H subunit, CHLH)、CHLI、CHLD、HEMD和HEMF等编码基因呈现相对低的表达量有关。本研究结果为后续深入解析彩叶香樟特殊叶色形成的机制和选育香樟观赏新品种提供理论依据。

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