全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2007, 34 (1) : 227 - 230
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2006 - 08 - 30; 修回日期 : 2006 - 12 - 06
基金项目 : 广东省自然科学基金资助项目 (04010374, 5005912)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: wangxj@ scnu1edu1cn)
光和糖对非洲菊花色素苷积累及 CHS、D FR基因
表达的影响
孟祥春 1, 2 , 彭建宗 1 , 王小菁 13
(1 华南师范大学生命科学学院 , 广东省植物发育生物工程重点实验室 , 广州 510631; 2 广东省农业科学院果树研究
所 , 广州 510640)
摘 　要 : 探讨了光和糖对非洲菊 (Gerbera hybrida) 花序最外轮舌状花 ( ray floret) 花瓣着色的影响。
P2期花序和舌状花先在含有 3%蔗糖和无蔗糖的固体培养基 (8 g·L - 1琼脂 ) 上进行 3 d暗培养 , 光照处
理不同时间后 , 继续暗培养 , 第 9天取样 , 采用分光光度计法测定舌状花花瓣花色素苷积累 ; 照光后立即
取样 , 以 Northern2blot检测 CHS、D FR基因表达的变化。研究结果表明 , 短暂光照提高花色素苷积累 ; 光
照明显诱导 CHS、D FR基因表达 , 光照时间越长 , 基因表达水平也越高。暗培养 7 d和 9 d, 光诱导基因表
达效应明显减弱。培养基中含有蔗糖时 , 光强烈诱导花色素苷积累和 CHS、D FR基因表达。
关键词 : 非洲菊 ; 花色素苷 ; 光 ; 糖 ; 基因表达
中图分类号 : S 68211 + 1　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2007) 0120227204
An thocyan in Accum ula tion and CH S, D FR Gene Expression Regula ted by
L ight and Sugar in Gerbera hybrida Ray Floret
MENG Xiang2chun1, 2 , PENG J ian2zong1 , and WANG Xiao2jing13
(1 College of L ife Sciences, South China N orm al U niversity, Guangdong Key Lab of B iotechnology for P lant D evelopm ent, Guang2
zhou 510631, China; 2 Research Institu te of Pom ology, Guangdong A cadem y of A gricultural Sciences, Guangzhou 510640, China)
Abstract: Effects of light and sugar on Gerbera hybrida ray floret ( rf) p igmentation were investigated.
Inflorescences or rfs at stage P2 were detached and incubated on the medium (8 g·L - 1 agar with 3% sucrose
or free of sucrose) under 14 h light /10 h dark cycles at 23 - 25℃. Cultured inflorescences and rfs were first
incubated in darkness for 3 d, then exposed to transient light for a period of time followed by an incubation in
the dark until harvesting for anthocyanin determ ination by spectrophotometer at 9 th d or harvested immediately
for gene exp ression detected by Northern2blot. The results showed that transient light exposure induced antho2
cyanin accumulation and the gene exp ression of CHS and D FR in rf petal after 3 d p reculture in darkness. The
longer time of light irradiation strongly enhanced the gene exp ression of CHS and D FR . Petals p recultured in
darkness for 7 d and 9 d had weak response to light in gene exp ression. W hen sucrose was p resent in the me2
dium, both anthocyanin accumulation and gene exp ression were strongly increased under light condition.
Key words: Gerbera; Anthocyanin; L ight; Sugar; Gene exp ression
花色素苷是花色的主要决定物质 , 它的合成受多种环境和发育信号的调控 , 其中光是最主要的外
部调节因子 (W eiss, 2000)。糖对花色素苷合成的影响仅次于光 , 它常与光相互作用协调控制花着色
(Hara et al. , 2003; 王小菁 等 , 2003)。有关光和糖如何调控花瓣花色素苷合成的试验证据在复杂花
序如菊科植物花瓣中的研究还不多。作者将非洲菊 (Gerbera hybrida) 花序的发育分为 6个时期 ( P1
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～P6) (Meng & W ang, 2004a) , 建立了 P2期花序的离体培养体系 , 并证明光和代谢性的葡萄糖、果
糖、蔗糖在离体花序生长和最外轮舌状花 ( ray floret) 花瓣花色素苷积累中有重要作用 (Meng et al. ,
2004a, 2004b, 2005)。本文进一步探讨光和糖调控花色素苷积累和 CHS、D FR基因表达以及光和糖
的协同作用。
1　材料与方法
供试金黄色的非洲菊品种 ‘深圳 5号 ’在华南师范大学生命科学学院实验基地大棚种植。试验
于 2002年 11月～2003年 2月进行 , 均采用新鲜采摘的 P2期花序 (舌状花与花序苞叶等高 )。花序
与舌状花的培养采用 Meng等 (2004a; 2005) 的方法 , 将离体 P2花序用 1% NaClO消毒 10 m in后 ,
培养在含 3%蔗糖的固体琼脂培养基上。将外轮舌状花从花序中分离出来 , 置于同样的培养基上进行
离体舌状花培养。对培养材料进行不同时间光照 (光源为培养室白色荧光光源 , 光强为 50～60μmol·
m
- 2 ·s- 1 ) 或暗处理 , 一定时间后取样进行花色素苷含量 (Meng & W ang, 2004a) 和基因表达的测
定。Northern blot采用 Meng等 (2004b) 的方法进行。
2　结果分析与讨论
211　光对花色素苷积累及 CHS、D FR基因表达的诱导作用
P2期离体花序以含有 3%蔗糖的培养基先暗培养 3 d, 分别光照不同时间后 , 继续暗培养 , 第 9
天测定舌状花花瓣 (以下简称花瓣 ) 花色素苷含量。花瓣 CHS和 D FR基因表达的变化是在不同时间
光照后立即取样进行测定。结果 (图 1) 表明 , 光照 015、1、2 h, 花瓣的花色素苷含量显著提高 ,
与黑暗对照 (0 h) 相比增加约 1倍 ; 光照 4 h, 花色素苷积累水平继续增加 , 含量为对照的 314倍 ;
照光 8 h含量有所下降。
有研究 (W eiss, 2000; 王曼和王小菁 , 2004) 表明 , 在种子、幼苗和悬浮细胞中 , 光通过诱导
花色素苷合成途径中相关酶基因的表达而促进花色素苷积累。先前研究 (Meng et al. , 2004b) 已表
明 , 光促进活体与离体条件下非洲菊花色素苷积累与 CHS、D FR基因表达。图 2的结果进一步表明 ,
暗培养 3 d的离体非洲菊花序 , 光照后 (立即取样测定 ) CHS、D FR基因表达量显著增加 , 光照时间
越长 , 基因表达水平也越高。
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　1期 孟祥春等 : 光和糖对非洲菊花色素苷积累及 CHS、D FR基因表达的影响 　
212　前期暗处理对 CH S、D FR基因表达的影响
花序在含蔗糖的培养基中黑暗培养 0、3、5、7、9 d后 , 光照 8 h, 立即取样测定花瓣 CHS、
D FR基因表达的变化。
结果 (图 3) 表明 , 花序暗培养 3 d和 5 d, 光对 CHS、D FR基因表达仍有较强的诱导作用 , 暗
培养 7 d和 9 d再光照 , 光的作用显著减弱。但 9 d时照光 , CHS表达比第 7天有所加强 , 而 D FR表
达则更弱。
在矮牵牛、金鱼草和拟南芥等多种植物中 , 花色素苷积累和器官的发育状况同步 , 彼此之间有相
互依赖性 (Moalem et al. , 1997; Katz &W eiss, 1998; W eiss, 2000)。光仅在矮牵牛花发育的早期诱
导 CHS基因表达 , 在花发育晚期 , 光的影响显著下降 ( Katz & W eiss, 1998; W eiss, 2000)。在活体
系统中 , 非洲菊的 P1、P2期是受光调节的关键时期 , 在花发育晚期 , 光对花生长和着色的影响不
大 ; 在离体条件下 , 暗培养时间越长 , 光诱导花色素苷积累作用越弱 (Meng & W ang, 2004a)。图 3
结果进一步说明 , P2期花瓣随着暗培养时间的延长 , 光诱导 CHS、D FR基因表达作用减弱。光诱导
CHS、D FR表达的量并不完全同步。CHS、D FR基因在非洲菊花色素苷积累中的贡献以及光诱导表达
的机理还需要进行深入研究。
图 3　暗培养不同时间后光对 CHS、D FR基因表达的影响
EB染色的 rRNA作为内标。
F ig. 3　Effects of light on CHS, D FR gene expression of ray florets isola ted from
inflorescences after a per iod of pre2dark culture in vitro
Ethidium brom ide2stained rRNA was used as internal.
213　光和糖对花色素苷积累及 CH S、D FR基因表达的作用
在含或不含 3%蔗糖 (3S) 的培养基上 , 分别在光照和黑暗两种条件下培养 P2期的花瓣。结果
(图 4) 显示 , 培养基中有蔗糖并同时在光照下培养 (3S +L ) , 花瓣花色素苷积累水平最高 ; 培养基
中无蔗糖在光下培养 (0S +L) 和培养基中有蔗糖在黑暗中培养 (3S + D ) , 花色素苷积累水平都与
无蔗糖黑暗培养 (0S +D ) 的对照相似 , 含量大大降低 , 仅为 ( 3S + L ) 的 1215% ; CHS与 D FR基
因的表达也有相似的变化 (图 5)。
试验已证明代谢性的蔗糖、葡萄糖和果糖对花瓣花色素苷的积累有效 (孟祥春 等 , 2005)。图 5
进一步显示 , 有蔗糖存在时 , 光强烈诱导 CHS、D FR 基因的表达。在矮牵牛花冠花色素苷合成中 ,
糖也具有代谢性功能 (Moalem et al. , 1997)。而 Neta等 (2000) 的试验证明 , 糖也可通过己糖激酶
磷酸化相关的信号转导途径调节矮牵牛花冠中花色素苷合成和相关酶基因的表达。在非洲菊中 , 还需
要进一步验证糖是否具有信号的功能。
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