第7章 花色遗传

六、花色改良的途径
n n
n
n n
有性杂交； 目的基因的遗传转化； 调节基因的遗传操作； 基因转录水平上的调节； 基因转译水平上的调节。
CHS CC3H
Phenylalanin 4-Coumaroyl-CoA
CHS
PAL
Cinnamate
C4H
4CL
4-Coumarete
Malonyl- CoA
Eriodictyolchalone
CHI
Naringeninchalone
CHI F3’H F3’H
Eriodictyol
F3H
Naringenin
如：紫花地丁花的花色 由A、B两组基因及其 显隐性组合不同所致，
aaBB白色， Aabb浅蓝紫色， AaBb蓝紫色， AABb和AABB 深蓝紫色。
3.花色素分布基因
部位不同表现不同：
在同一株植物上，根、茎、叶、花的颜色不同，即使对 同一朵花来说，色调也非均匀，有的花只在花瓣尖端带色， 而有的只在花瓣基部带色；有的在花瓣边缘带色，而有的在 花瓣中间带色等等。
天竺葵色素、
花青素、 芍药素、 飞燕草色素、 矮牵牛色素
其主要存在形式：糖苷（稳定 ） 积累于： 花瓣表皮细胞的液泡中, 形成 花色。
飞燕草色素-蓝色花的主要色素 。 黄酮和黄酮醇总称为花黄素
锦葵色素
查尔酮和橙酮又叫花橙素类色素， 水溶性，黄色
在体外，色素的颜色随pH而变， 酸-红，碱-蓝。 在植物体中，pH变化不大，因此pH不是花瓣等颜 色的主要控制因素，较重要的控制因素有： ①色素的种类 ②色素的含量 ③与其他辅色素结合； ④金属离子如铁、铝、和钼等形成螯合物。 后者虽处于中性条件下，但呈现蓝色。
色素在花瓣中的分布也是由基因决定的。
4.助色素基因
助色素单独存在-几乎无色， 但它与与花青素形成一种复合体。 这种复合体与花青素本来的色调完全不同， 这种复合体是产生蓝色花的重要原因。
5.易变基因
在矮牵牛、金鱼草、牵牛及桃花、杜鹃等 在花朵中经常发生花色基因的突变，而且回复 突变的频率也很高，对这一部分能频繁来回突 变的基因称为易变基因。 花序或花朵上形成异质条纹、斑块。 如鸡冠花，一般为黄色或红色，黄色花产 生红色斑点或红色花产生黄色斑点。 紫茉莉的白花或黄花带有红色斑点。
花色
黄色
色素组成
纯胡萝卜素 纯黄酮醇 橙酮 类胡萝卜素和黄酮或查耳酮 纯类胡萝卜素 天竺葵色素＋橙酮 纯天竺葵色素 花青素＋类胡萝卜素 纯花青素 纯甲基花青素 纯花翠素 花青素＋辅色素 花青素的金属铬合物 花翠素＋辅色素 花翠素的金属铬合物 高pH型的花翠素
橙色
绯红色 品红或深红色 粉红色 淡紫色或紫色
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
蓝色
2、色素的理化性质与花色
取代基不同-花色不同
3. 花瓣组织对花色的影响 黑色的花
白色的花
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：
花色的有无、色素种类、色素含量 色素的性质、共同着色、细胞液的pH值 色素的分布、基因互作
（1）影响花色的基因
Caffeoyl- CoA
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 ；
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
显性 紫色 明色 蓝色
隐性 红色 灰色 紫色
显性 隐性 花色均匀 花色雀斑状 花色雀斑状 白色 筒部红色 筒部白色
日光：照射花瓣时，花青素的含量迅速增加。 温度：较低时，花瓣质量好；过高，使花瓣变色 ，色素变质。 土、肥、水和管理对花色形成有重要影响，只有 基因、环境、管理三者配合得当，基因表达才能 充分。
n
n
图1 花色素苷合成途径
咖啡酰-CoA Caffeoyl- CoA
苯丙氨酸 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
不溶于水，易溶于有机溶剂。
甜菜碱：酪氨酸衍生出来的黄色到红色氮化合物,主要存
在于石竹属植物中 罂粟碱：使罂粟属和绿绒蒿属植物呈黄色
小蘖碱：使小蘖属植物呈深紫色
在植物体内： 生物碱 + 有机酸→合成盐类 呈溶解状态 存在于液泡中，有些是与糖结合成甙而存在。
2、色素的生化合成
n
是细胞中的次生代谢物
经多次化学反应 可进行多级调控
天竺葵色素-3-糖苷 为辅助途径 ；
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
三、花色变异的机理
1、色素种类与花色 种类不同-花色不同
植物
黄色蔷薇 樱草类 金鱼草 牛角花、荆豆 百合 金鱼草 天竺葵、一串红 郁金香 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
例如报春 R 使 pH5.2~5.45，花为红色； r 使 pH5.9~6.05，花为蓝色。 但R基因的作用受D基因（原花青素抑制基因）制约， DD时，R完全受抑制；Dd次之，pH为5.6，dd时，pH为5.93。
在具有这种基因的植物中，即便色素的种类或含量相同，只要控 制酸度的基因是显性，花瓣就带红色；如果是隐性，则花瓣为蓝 色。
五、花色遗传的一般规律
花色遗传：
花色的关键是色素
色素是在一系列酶的催化和作用下形成的， 酶是基因转译的产物。
1.花色素基因
例如金鱼草 ：
显性N时，合 成色素； 当基因呈隐 性n时，合成 便停止，出 现了白化症 。
2.花色素量基因
如：四倍体金鱼草，花 色由EI基因控制， 4个EI白色， 3个EI微红色， 2个EI淡红色， 1个EI红色， 0个EI浓红色， EI对花色有减退的作用 。
ANS
Cyanidin
FGT
Pelargonidin
FGT
Derlphinidin
FGT
Cyanidin-3-Glc
Pelargonidin-3-Glc
Derlphinidin-3-Glc
Fig.1 ANTHOCYANIN BIOSYNTHETIC PATHWAY
（2）调节花色的基因
玉米花色素苷合成途径的调节基因
F3H
F3’5’H
Pentahydroxy flavanone
F3H
Dihydroquercetin
DFR
Dihydrokaempferol
DFR
F3’5’H
Dihydromyricetin
DFR
Leucocyanidin
ANS
Leucopelargonidin
ANS
Leucoderlphinidin
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基因 花色素苷 即使同一种植物花色素苷的种类、 环境 或与之结合的糖的种类、以及数量 随温度、光、氮、磷变。
花色素苷
胡萝卜素和胡萝卜醇的总称。
类胡萝卜素存在于质体内，产生月季、水仙、郁金香、百合 等的黄色及橙色。脂溶性。
存在于液泡内，主要为:花青素、异黄酮、黄烷醇。 水溶性。 其中花青素反应大部分的 红、蓝、紫和红紫等颜色。
第七章
花色遗传
一、自然界的花与花色
花色的类别:
白色 黄色 红色和兰色
白牡丹
粉国色
黄麒麟
兰色花
二、花色的化学基础
（1）类胡萝卜素(carotenoids) （2）类黄酮(flavonoids)
（3）生物碱（alkaloid）
类黄酮有很宽的颜色范围:从浅黄→红、紫和蓝色。 花色素属类黄酮色素, 有6 种主要的花色素(生色团) :