有色稻米色素的研究

论文摘要

将单倍体水稻幼穗进行愈伤组织的诱导、分化，建立再生体系；结果表明水稻单倍体幼穗在培养过程中有加倍现象；倍加单倍体花粉育性良好；颖果为红色。利用微卫星标记技术，证明倍加单倍体部分自交后代是纯合的。 红米水稻与无色米水稻正反交结果表明杂种F1的种子颜色由母本基因型决定。根据杂种F1，F2和F3代颖果颜色和植株分离比例，红双单rdh颖果的红色表现型由单显性基因控制，并受母性影响。组织学研究发现红色仅在果皮层累积。色素累积时间试验显示红色的沉积是从颖果风干期开始到完全成熟期为止。 红双单rdh具有紫色柱头，遗传分析表明，紫色柱头这一性状由一对显性核基因控制。微卫星标记多态性分析表明，rdh的紫色柱头基因位于水稻第6染色体，分别距离微卫星标记RM276，RM253以及RM111引物4.2cM，0.35cM，和0.53cM。rdh紫色柱头基因首次定位在水稻第6染色体，这个紫色柱头基因暂时命名为Ps-4。 微卫星标记多态性分析表明：rdh红色果皮基因位于水稻第7染色体，分别距离微卫星标记RM214和RM320的距离是4.5cM和10.3cM。rdh红色果皮基因是第一个定位于水稻第7染色体的红色果皮基因，这个基因暂时命名为Re。 通过组织化学研究，rdh颖果的果皮、种皮有大量原花色素或其前体物质等多酚物质的累积；糊粉层细胞壁有少量无色花色素累积，如黄烷—3，4—二醇，而细胞内累积了大量蛋白质。 光是红米rdh色素生物合成必需的。蔽光条件下，rdh产生无色的颖果。即使将无色颖果进行光诱导，也不能合成色素。香草醛处理结果认为，糊粉层中能够合成无色花色素黄烷3，4—二醇，即使处于完全黑暗条件下也能合成，即不受光诱导。黄烷3，4—二醇的合成对光的反应具有组织特异性。 以3个籼稻黑米品种为材料，利用扫描仪对颖果进行即时扫描观察，对自然条件下和人工控制条件下，授粉后不同天数的颖果皮在发育过程中花色素的沉积进行研究。结果表明：黑米花色素只在颖果的果皮中合成和累积，未观察到在种皮和糊粉层中累积；果皮在授粉后3d开始沉积花色素，授粉后5-6d花色素迅速增加，7d后花色素充满整个颖果皮；颖果的远胚端最早沉积花色素，以后逐渐延伸到胚端并使整个果皮着色；果皮所有的部位都可独立合成并沉积花色素，未观察到花色素在果皮不同部位的细胞中运输；花色素的合成需要适宜的温度和充足的氧气，低温或缺氧不利于

论文目录

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• 中文摘要
• Abstracts
• 第一部分 文献综述
• 第一章 类黄酮研究进展
• 1 类黄酮化合物的基本结构及分类
• 2 植物中几类主要的类黄酮物质
• 2.1 黄酮和黄酮醇
• 2.2 花色素与花色素苷
• 2.3 黄烷-3-醇（儿茶素）和黄烷-3,4-二醇（无色花色素）
• 2.4 其它类黄酮物质
• 3 植物类黄酮化合物的生物合成途径
• 3.1 苯丙酸盐途径
• 3.2 类黄酮途径
• 3.3 衍生途径
• 4 类黄酮生物合成的结构基因
• 4.1 查尔酮合酶（chalcone synthase,CHS）
• 4.2 查尔酮异构酶（chalcone isomerase,CHI）
• 4.3 黄烷酮3-羟化酶（flavanone 3-hydroxylase,F3H）
• 4.4 类黄酮3'-羟化酶（flavonoid 3'-hydroxylase,F3'H）
• 4.5 类黄酮3'5'-羟化酶（flavonoid 3'5'-hydroxylase,F3'5'H）
• 4.6 二氢黄酮醇4-还原酶（dihydroflavonol 4-reductase,DFR）
• 4.7 花青素合酶（anthocyanidin synthesis,AS）
• 4.8 类黄酮糖基转移酶（flavonoid glycosyltransferases）
• 4.8.1 UDP葡萄糖：类黄酮3-O-葡萄糖基转移酶
• 4.8.2 UDP-鼠李糖：花青素3-O-葡萄糖苷鼠李糖基转移酶
• 4.8.3 UDP-半乳糖：类黄酮3-O-半乳糖苷基转移酶
• 4.8.4 UDP-葡萄糖：花青苷5-O-葡萄糖基转移酶
• 4.8.5 黄酮醇3-O-半乳糖苷转移酶
• 4.9 花青苷甲基转移酶（anthocyanin methyltransferases）
• 4.10 其它结构基因
• 5 类黄酮合成的调节基因
• 5.1 玉米中花青苷生物合成的调节基因
• 5.2 金鱼草中花青苷生物合成的调节基因
• 5.3 矮牵牛中花青苷生物合成的调节基因
• 6 类黄酮生物合成的信号调节
• 6.1 GA信号的作用
• 6.2 光信号的作用
• 6.3 糖信号的作用
• 6.4 温度对花色素苷形成的影响
• 6.5 植物营养对花色素苷形成的影响
• 7 类黄酮的生理功能
• 7.1 抗癌以及抑制肿瘤活性
• 7.1.1 抗突变效果
• 7.1.2 抗增殖效果
• 7.1.3 抑制癌细胞的入侵（invasion）
• 7.1.4 抑制蛋白激酶C（PKC）以及磷酸肌醇3—激酶（PI-3激酶）
• 7.2 改善心血管效果
• 7.2.1 对毛细血管脆性的影响
• 7.2.2 对血小板凝集的影响
• 7.2.3 对冠心病（CHD）的影响
• 7.2.4 类黄酮保护血管疾病的其它机制
• 7.3 抗过敏以及抗发炎效果
• 7.4 抗微生物活性
• 7.5 酶的抑制活性
• 7.6 雌激素活性
• 7.7 其它功能活性
• 第二章 原花色素研究进展
• 1 原花色素的来源、种类和性质
• 2 缩合单宁与原花色素的关系
• 3 原花色素的生物合成途径
• 4 原花色素的防癌抗癌作用
• 4.1 原花色素的防癌作用
• 4.2 原花色素对人肿瘤细胞的生长抑制作用
• 5 问题与展望
• 第三章 花色素苷研究进展
• 1 花色苷类物质的结构和分类
• 2 不同外界环境对花色素苷的影响
• 3 花色素苷的分离与鉴定方法
• 3.1 分离鉴定方法的一般步骤
• 3.2 分离鉴定的研究现状
• 4 花色素苷的用途
• 4.1 花色素苷作为警示植物处于紧张态的一种指标
• 4.2 花色素苷作为一种遗传特征
• 4.3 花色素苷的药用价值
• 4.4 花色素苷在食品工业上的应用
• 第二部分 试验内容
• 第一章 水稻单倍体幼穗组织培养
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 组织培养
• 1.2.2 花粉育性鉴定
• 1.2.3 倍加单倍体群体纯合性检测
• 1.2.3.1 DNA大量提取法
• 1.2.3.2 DNA微量提取法
• 1.2.3.3 SSLP分析
• 2 结果与分析
• 2.1 组织培养与再生体系的建立
• 2.2 花粉育性
• 2.3 倍加单倍体株小区的纯合性
• 2.4 倍加单倍体颖果颜色的分析
• 3 讨论
• 3.1 单倍体体细胞再生体系的建立
• 3.2 花粉育性
• 3.3 倍加单倍体株小区的纯合性
• 3.4 倍加单倍体颖果颜色的分析
• 第二章 水稻红米的遗传分析与组织学研究
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料与田间试验
• 1.2 遗传分析
• 1.3 组织学分析
• 1.4 颖果发育过程中的色素积累
• 2 结果
• 2.1 遗传分析
• 2.2 组织学分析
• 2.3 不同发育时期色素的沉积
• 3 讨论
• 3.1 遗传分析
• 3.2 组织学分析
• 3.3 不同发育时期的色素沉积
• 第三章 水稻紫色柱头的遗传分析与基因定位
• 1 植物材料与方法
• 1.1 植物材料与田间试验
• 1.2 基因组DNA的提取和微卫星分析
• 1.3 定位群体的构建与目标基因的分子标记定位
• 2 结果
• 2.1 rdh紫色柱头性状的遗传
• 2.2 紫色柱头的分子标记定位
• 3 讨论
• 3.1 柱头的紫色
• 3.2 遗传分析
• 3.3 分子标记定位
• 第四章 水稻红色果皮的基因定位
• 1 材料与方法
• 1.1 植物材料与田间试验
• 1.2 基因组DNA的提取和微卫星分析
• 1.3 定位群体的构建和目标基因的分子标记定位
• 2 结果
• 2.1 分子标记定位rdh红色果皮基因
• 3 讨论
• 3.1 水稻红色果皮
• 3.2 分子标记定位
• 第五章 rdh颖果中类黄酮物质的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料与田间试验
• 1.2 方法
• 1.2.1 组织化学法检测多酚物质
• 1.2.2 原花色素及其前体物质的检测
• 2 结果
• 2.1 甲苯胺蓝试验
• 2.2 香草醛试验
• 3 讨论
• 第六章 光对红米类黄酮物质合成的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 蔽光处理
• 1.2.2 香草醛试验
• 1.2.3 组织学试验
• 2 结果
• 2.1 蔽光处理
• 2.2 香草醛试验
• 2.3 组织学试验
• 3 讨论
• 第七章 黑米果皮花色素沉积过程的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 自然条件下花色素的沉积
• 1.2.1.1 黑米花色素的发生及发展规律观察
• 1.2.1.2 黑米花色素具体沉积部位的确定
• 1.2.1.3 黑米花色素合成“起始”部位的观察
• 1.2.2 人工控制离体条件下花色素的变化
• 2 结果与分析
• 2.1 自然条件下花色素的沉积与变化
• 2.1.1 黑米花色素的发生及发展规律
• 2.1.2 黑米花色素具体沉积部位的确定
• 2.1.3 黑米花色素合成的“起始”部位
• 2.2 人工控制离体条件下花色素的沉积与变化
• 3 讨论
• 第八章 多元线性回归模型在水稻黑米花色素与相关物质分析中的应用
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 发育过程中糙米花色素、类黄酮及多酚的提取和测定
• 1.2.2 多酚氧化酶的提取和活力测定
• 1.2.3 苯丙氨酸解氨酶的提取和活力测定
• 1.3 数据处理
• 2 结果与统计分析
• 2.1 一级数据
• 2.2 二级数据
• 2.3 多元线性回归
• 2.3.1 四元线性回归方程的确立及测验
• 2.3.2 三元线性回归方程的确立与测验
• 2.3.3 二元线性回归方程的确立与测验
• 2.3.4 复相关分析
• 3 讨论
• 第九章 光对黑米花色素形成的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 蔽光处理
• 1.2.1 大田条件下蔽光处理
• 1.2.2 暗室条件的黑暗处理
• 2 结果与分析
• 2.1 大田条件下蔽光
• 2.2 暗室条件下闭光
• 3 讨论
• 第十章 无色米与有色米的比较研究
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 薄层层析
• 1.2.1.1 色素的提取
• 1.2.1.2 点样
• 1.2.1.3 展开
• 1.2.1.4 图像处理
• 1.2.1.5 显色
• 1.2.2 不同pH下色素的颜色
• 1.2.3 香草醛试验
• 1.2.4 茴香醛处理
• 1.2.5 糊粉层比较
• 2 结果
• 2.1 薄层层析
• 2.2 不同pH下色素的颜色
• 2.3 香草醛处理
• 2.4 茴香醛处理
• 2.5 糊粉层比较
• 3 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录
• 彩图