彩色棉纤维中类黄酮物质含量及类黄酮代谢途径基因表达量检测

【作者】 李中华； 苏倩； 田雪寒； 涂礼莉； 张献龙；

【机构】 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室；

【摘要】 彩色棉是指纤维本身具有天然色彩,不须通过化工染色就可直接用于彩色产品加工的棉花品种。其纤维制品具有色彩自然、质地柔软、天然亲肤和抗菌阻燃等特点,因此拥有广阔的应用前景。目前世界上商品栽培的彩色棉仅有棕色和绿色2种颜色,且纤维色素不稳定,受环境影响大。研究彩色棉纤维中色素的成分及形成的机制,有利于推动彩色棉纤维色泽的改良。已有研究发现棕色棉纤维色素物质极有可能是类黄酮代谢下游物质原花青素(Procyanidin,PA)或其衍生物,而绿色棉色素成分仍不十分清楚。为进一步探究棕色棉与绿色棉纤维色素物质是否均为类黄酮物质,笔者选取了3种绿色棉材料(LV1、LV2、LV3),1种棕色棉材料T586(简称"T")以及白色棉材料YZ1,对其纤维中类黄酮物质含量及类黄酮代谢途径基因表达量检测。结果表明,棕色棉材料纤维不同发育时期的总黄酮含量显著高于白色棉和绿色棉,且在纤维不同发育时期总黄酮含量变化趋势也不同于白色棉和绿色棉。对这3类材料不同发育时期纤维中的原花青素含量进行测定发现,棕色棉开花后5d、10 d、15 d、20 d的纤维中PA类化合物高量积累,极显著高于白色棉和绿色棉纤维中PA的含量。进一步利用qRT-PCR技术检测这3类材料中类黄酮代谢途径基因表达量的差异发现,F3H是棕色棉纤维中表达丰度最高的基因,且随着纤维发育,F3H表达量逐渐增高,在开花后15 d纤维中的表达量最高。而在绿色棉和白色棉纤维中并没有这一趋势。ANR是PA合成的关键基因,也是棕色棉纤维中表达丰度较高的基因,在棕色棉开花后10 d的纤维中表达量最高,表达量是其在白色棉纤维和绿色棉纤维中的4～5倍。所有检测的类黄酮合成代谢途径基因在棕色棉纤维中的表达量均高于白色棉纤维和绿色棉纤维。这些结果验证了类黄酮物质尤其是PA很可能参与棕色棉纤维色素沉积过程,而并未参与绿色棉纤维色素沉积过程,绿色棉纤维色素很可能并不是类黄酮代谢产物。更多还原