10第九章 花色遗传

图1 花色素苷合成途径
咖啡酰-CoA Caffeoyl- CoA
笨丙氨酸 Phenylalanin
4-香豆酰- CoA 4-Coumaroyl-CoA
肉桂酸盐 Cinnamate
4-香豆酸盐 4-Coumarete
丙二酰- CoA Malonyl- CoA 圣草酚-查尔酮 Eriodictyolchalone
3.花色遗传的实例 马鞭草：
紫红色含有3,5—二糖 苷飞燕草色素，这是由一 对基因的差异所决定的， 当包含3,5—二糖苷的F1自 交时，紫红色和栗色的分 离是3：1。

樱草：
bR植物开红花； br植物开蓝花； BR植物开洋红色花； Br植物开蓝灰色花。
3.花色遗传的实例

好望角莴苔
粉红色AroD 橙红色Arod 洋红色AROD 蔷薇红色Arod

色素的理化性质与花色
花 黄 色 ① 羟基数目增加 素、 质体色素 ② 花 色 素 和 花 黄 色 素 相互作用 ③ 表现质体颜色 ⑩质体变性
增加蓝色调,改变背景色和共 同着色效应 部分地抑制一种或两种类型 白色淡黄或橙色,改变背景色 黄色变成橘黄,改变背景色
黑色的花
三、花色变异的机理
3. 花瓣组织对花色的影响 白色的花
褐色 品红或深红色 粉红色 淡紫色或紫色 蓝色
黑色
三、花色变异的机理
2. 色素的理化性质与花色
1）花色素苷类（羟基、甲氧基数） 2）花黄色素（4种方式发挥作用） 3）类胡萝卜素（质体内的色素与细胞液中的 色素间无相互作用）
花青素B环上羟基、甲氧基数和色调的关系
色素的理化性质与花色
色素 影响因素 ① 羟基数目增加 ② 3－糖型变成 3，5－糖型 ③ 一个或者多个羟基甲基化 花色素苷 ④ 增加 PH 值 ⑤ 共同着色体（co-pigment） ⑥ 胶体状态 结果 增加蓝色调 同上 减少蓝色 增加蓝色调 同上 同上
F3H
Dihydroquercetin
DFR
Dihydrokaempferol
DFR
F3’5’H
Dihydromyricetin
DFR
Leucocyanidin
ANS
Leucopelargonidin
ANS
Leucoderlphinidin
ANS
Cyanidin
FGT
Pelargonidin
FGT
Derlphinidin
六、花色改良的途径




1)有性杂交； 2)目的基因的转化； 3)调节基因的遗传操作； 4)基因转录水平上的调节； 5)基因转译水平上的调节。
1)有性杂交；
×
香石竹杂交种
Puple Carnation
4）突变育种
3）辐射诱变育种
4）利用生物技术改良花色
思考题：
1. 花变色的机制是什么？ 2. 花色改良的方法有哪些？试举 例说明。
第九章花色遗传
科学的眼光来看，花最神秘的特征之一应该说 是它的颜色。而花色的遗传问题更是谜中之谜。
[教学要求]


1.重点要求：花色遗传； 2.理解掌握：花色素的三大类群； 3.一般要求：花色概述，花色和色素，花 色素基因、花色素量基因、花色素分布基 因、不同花色杂交的显隐性； 4.不作要求：助色素基因、易变基因、控 制花瓣内部酸度的基因，基因和环境。
（1）类胡萝卜素
（2） 类黄 酮物 质
A 花青素 苷——构成 从红色、紫 色到蓝色的 主要物质。
B 花黄色素

黄酮和黄酮醇的统称。 从象牙白色至深黄色。
黄酮
（3）其他色素（甜菜红素类、单宁）
2、色素的生化合成

色素是细胞中的次生代谢物 色素合成过程中经多次化学反应 可进行多级调控的反应
FGT
Cyanidin-3-Glc
Pelargonidin-3-Glc
Derlphinidin-3-Glc
花色素量基因
花色素分布基因
（2）调节花色的基因
易变基因 YR红色 Yr黄色 yR/yr白色
跳枝现象
A
a
控制花瓣内部酸度的基因
基因D控制 酸碱度 DD pH5.34 dd pH5.93
Pelargonidin-3-Glc 为菊花体内途径
飞燕草色素-3-糖苷 Derlphinidin-3-Glc
3、色素在花瓣中的分布
紫玉兰
郁金香
贴梗海棠
金盏菊花瓣 上、下表皮
三、花色变异的机理
1. 花色和色素的种类
1）奶油色、象牙色、白色：含有无色或淡黄色的 黄酮或黄酮醇 2）黄色：类胡萝卜素、类黄酮、二者兼有 3）橙色、绯红色、褐色：类胡萝卜素、花青素苷、 花青素苷和橙酮及其他黄色的类黄酮 4）深红色、粉红色、紫色、蓝色和黑色等：花青 素苷 5）花朵开放所引起的花色变化
象牙色arod 蓝色AROD 紫红色Arod

大丽花花色的遗传
五、花色遗传的一般规律
影响花色的基因之间的关系 （1960，巴利斯、汉 尼、威尔逊。） W 有色的 ww 白色的 In 非象牙白色 iviv 象牙白色 Y 非黄色 yy 黄色 B 紫红或黄紫色 bb 蓝色 P 紫红或黄紫色 pp 粉红、蔷薇色、红色 Did使色彩加浓 did使色彩变淡 上述六个基因的上下位关系是：W>In>Y>b>P>Did。
4-Coumaroyl-CoA
CHS
PAL
4CL
Cinnamate
C4H
4-Coumarete
Malonyl- CoA
Eriodictyolchalone
CHI
Naringeninchalone
CHI F3’H F3’H
Eriodictyol
Fຫໍສະໝຸດ BaiduH
Naringenin
F3H
F3’5’H
Pentahydroxy flavanone
墨牡丹 墨魁
四、花色的遗传调控
1. 花色的遗传学基础 绝大多数影响花色的因素是由基因控制的，而控 制花色的基因又是高度专化的，各专一化的基因构成 一个有序的基因系统并共同作用，形成万紫千红的花 色。 首先，花色的有无是由基因控制的； 其次，还存在决定色素种类和色素量的基因； 再有，花色素性质的变化也是特定基因控制的； 此外，其他色素形成与否及共同着色，细胞液的 PH值，色素的分布等都是由特定基因控制的； 最后，基因并不是孤立的，基因间互做亦影响花色。
柚配质-查尔酮 Naringeninchalone
圣草酚 Eriodictyol
柚配质（黄酮） Naringenin）
五羟黄酮 Pentahydroxyflavanone
二氢槲皮醇 Dihydroquercetin
二氢堪非醇 Dihydrokaempferol
二氢杨梅黄酮 Dihydromyricetin
玉米花色素苷合成途径的调节基因
基因位点 影响花色素苷合成的植物组织 被调节的结构基因
R(S 和 P) 花药壁、花丝、糊粉层、果皮、胚。 CHS，DFR，UFGT，F3H，CHI。 B Sn Cl Pl Vp In Lc 根、叶鞘、叶片、叶耳、茎、苞叶。 DFR，UFGT 盾片节、叶基、叶中段。 糊粉层片和胚芽 子叶,根，叶，苞叶，花芽 籽粒 果皮，糊粉层 叶中段，叶舌，叶耳，果皮。 PAL，CHS，CHI，UFGT CHS，DFR，UFGT DFR，UFGT CHS，Cl-UFGT CHS，CHI，DFR PFR，UFGT
黑色蔷薇花瓣 中提取出类似 于红色蔷薇花 瓣中的色素。
色素种类与花色
花色 奶油色及象牙色 黄色 橙色 绯红色 色素组成 黄酮、黄酮醇 （a） 纯胡萝卜素 （a） 纯类胡萝卜素 （b） 天竺葵色素+橙酮 （a） 纯天竺葵素 （b） 花青素+类胡萝卜素 （c） 花青素+类黄酮 （a）花青素+类胡萝卜素 纯花青素 纯甲基花青素 纯花翠素 （a） 花青素+辅色素 （b） 花青素的金属络和物 （c） 花翠素+辅色素 （d） 花翠素的金属络和物 （e） 高 PH 型的花翠素 高含量的花翠素 植物 金鱼草、大丽花 黄色蔷薇 百合 金鱼草 天竺葵、一串红、郁金香，Chadmanthe 及 Lapeyro -usa 桂竹香、蔷薇、报春 山茶、秋海棠 牡丹、蔷薇（Rugosa 系） 南美马鞭草、大鸳鸯茉莉 藿香叶、绿绒蒿 矢车菊 蓝茉莉 飞燕草、多叶羽扇豆 报春花 郁金香、三色堇
一、自然界的花与花色
1. 2. 3.
花是由叶子变来的 花色与显眼的花 昆虫所看到的花
花色的类别


白色 黄色 红色和蓝色
白牡丹
粉国色
黄麒麟
蓝色花
花色表型的 测定：英国 皇家园艺学 会比色卡
二、花色的化学基础
1.
花色素的三大类群 （1）类胡萝卜素（红色、橙色及黄色） （2）类黄酮（黄色、白色、） 花色素苷（红色系） （3）其他色素（甜菜碱、单宁）
无色花青素 Leucocyanidin
无色天竺葵色素 Leucopelargonidin
无色飞燕草色素 Leucoderlphinidin
花青素 Cyanidin
天竺葵色素 Pelargonidin
飞燕草色素
Derlphinidin
花青素-3-糖苷 注明：
Cyanidin-3-Glc 为主要途径；
天竺葵色素-3-糖苷 为辅助途径；
（1）影响花色的基因


花色素合成的起始和终止完全由基因调 控。 金鱼草的白化症基因（N，n） 香豌豆花色素产生（E，Sm） 香石竹的花色由6个基因控制
Fig.1 ANTHOCYANIN BIOSYNTHETIC PATHWAY Caffeoyl- CoA
CHS CC3H
Phenylalanin