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甜菜素是存在于食用红甜菜中的天然植物色素,对食品具有良好的着色性,具有重要的食用和药用价值。甜菜素包括甜菜红素和甜菜黄素,其中甜菜红素的生物合成较为复杂,目前国内外对于甜菜红素生理方面活性的研究已经较为透彻,而从分子角度水平去解释甜菜红素的代谢过程途径,仍处于研究阶段。多年来学术界一直推测糖基转移酶、酪氨酸酶参与了甜菜红素合成代谢途径,但尚缺乏分子生物学证据。为研究在甜菜红素代谢过程中糖基转移酶基因UDP及酪氨酸酶基因TYR的功能表达调控情况,本实验首先克隆了以上两种基因,对其进行了生物信息学分析,得到了其编码蛋白质的一系列信息。以克隆得到的基因为模板设计引物,采用染色体步移技术得到了UDP及TYR基因的启动子序列,通过在线软件plant CARE对其进行了分析,根据启动子序列分析结果推测出甜菜UDP及TYR基因的表达对光照及各种有机酸类物质较为敏感。为进一步明确化学物质及光对甜菜生长及UDP、TYR基因表达的影响效果,本实验在不同环境下对甜菜苗进行了培育,探讨各生长时期不同处理条件下甜菜生长状况、甜菜红素积累量及UDP、TYR基因相对表达量之间的关系。与实践结合,考虑到甜菜的实际种植及生产,在化学物质的处理下,分别对甜菜苗进行了大豆、玉米、菊苣、秋葵、甜菜的化感物质浸提液处理,并使用不同的化感物质浸提液对甜菜进行了发芽实验;在光处理下,分别在红光、蓝光、绿光下对甜菜苗进行了培育。发芽实验中,5种化感物质对甜菜种子萌发的影响不同。甜菜和菊苣化感物质对甜菜种子萌发表现出抑制作用,大豆,秋葵,玉米化感物质为促进作用。秋葵、玉米、大豆化感物质均对幼苗的鲜重、株高的增加有促进作用,菊苣、甜菜化感物质则表现为抑制作用。此外,大豆化感物质中的对羟基肉桂酸通过抑制酪氨酸酶活性降低了甜菜色素的合成,其余四种化感物质均促进了幼苗中甜菜红素的含量。进一步证实了酪氨酸酶在甜菜色素合成中的关键作用。不同农作物由于所含具体化感物质的种类不同,对甜菜基因表达的影响各不相同。在不同的光处理下,绿光、蓝光、红光均会对幼苗的生长产生抑制作用,红光的抑制作用最为明显。绿光和蓝光的抑制作用差别不大。此外,在不同的光处理下,色素含量的总体变化趋势均为先上升后下降。蓝光促进色素的积累,说明短波长有利于色素合成。在三种光的照射条件下,TYR基因的表达量几乎一直高于对照组,说明单色光可以有效的激发TYR基因的表达。通过在不同化感物质及光下培育甜菜苗,得到基因表达水平与甜菜中甜菜红素代谢累积的关系,为甜菜红素的合成研究提供分子生物学理论基础和依据。