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標題: 彩色辣椒轉色相關基因之研究(III)
Studies on the Genes Involved in the Color Transition of Ornamental Pepper (Capsicum annuum L.) (III)
作者: 曾夢蛟
關鍵字: 彩色辣椒
園藝, 生物技術
轉色相關基因
基因轉移
cDNA 選殖
基礎研究
摘要: 色彩是決定園藝作物經濟價值的重要因子之一。目前對植物花色表現之生理、生化或基因已有許多的研究,且有許多新奇花色之轉殖花卉的育成,但對單一果實在成熟過程中果色多樣性變化的調控卻瞭解的不多,在花、果色的改良或創造都只針對某一特定顏色來開發及研究。彩色辣椒(Capsicum annuum L.)屬於茄科(Solanaceae),番椒屬(Capsicum),原產於中南美洲墨西哥與秘魯一帶,果色千變萬化,綠、黃、橙、紅、紫、黑,又稱為「五彩辣椒」、「七彩辣椒」、「觀賞辣椒」(ornamental pepper),具食用、及觀賞價值。彩色辣椒的果實具有獨特豐富多彩的顏色變化,此種時序性的調控花青素或/且類胡蘿蔔素含量的變化,一個果實在短短一個月能有豐富多樣色彩的轉變,如果能運用在花卉、果實、蔬菜的生產上,不僅能豐富人類生活的情趣與內涵,且也能提高園藝產業的層次及商品價值。所以我們擬以彩色辣椒為材料來篩選調控轉色之相關基因,並利用基因轉移的技術,探討所選殖基因在轉色過程中可能扮演的角色,期望此項成果將來能利用在開發新奇轉色果實及花卉上。本研究計畫之目的為:(一)、選殖與分析彩色辣椒果實轉色之相關基因,(二)、藉由基因轉移,探討此基因在彩色辣椒果實轉色上所扮演的角色。本研究計畫擬分三年完成,進行工作包括:第一年:(1)探討彩色辣椒果實轉色過程中pH、類胡蘿蔔素、花青素、蛋白質合成及mRNA 族群的變化,(2)選殖彩色辣椒果實轉色過程中獨特之基因;第二年:(1) 鑑定與分析所篩選之果實轉色過程中獨特之基因,(2)轉殖關鍵轉色之基因以sense (over expression)及antisense (inhibition)的方式轉移到彩色辣椒與番茄;第三年:(1)鑑定與分析轉殖植株,(2)選殖與分析所選殖基因的染色體組DNA。本計劃為三年期研究之第三年計畫,一年半來執行之初步試驗結果發現'PBC1328'及'PBC776'品系之彩色辣椒,轉色之過程均為淡白綠a紫a橙a紅色,轉色過程約在15~20天內完成,轉色過程中與生長環境(溫度、日照)、pH等因子較無關。分析總花青素及總類胡蘿蔔素含量,及chs (花青素合成關鍵酵素)、psy、pds、zds、lyc-e、lyc-b、chs(類胡蘿蔔合成相關酵素)等基因的表現,顯示在由紫色轉變成橙色過程中有明顯的花青素代謝下降而類胡蘿蔔素合成被誘導。此種轉變在 in vivo放射性蛋白質標記及in vitrotranslation的試驗分析都可顯示彩色辣椒果實轉色過程中與合成新蛋白質或/且降解有關,且轉色的過程也牽涉到mRNA層次的調控。本試驗自所構築的'PBC1328'品系彩色辣椒之紫色、橙色及紅色果皮的三個cDNA 庫中,經四次差異性篩選,各獲得4、9、7個「紫色」、「橙色」、「紅色」果皮特有的殖系。目前已完成這些基因在其他顏色果皮之表現分析,核酸序列定序及特性分析。依上述資訊,初步選定三個具有全長之基因an2(anthocyanin2)、psy1(phytoene synthase)、ccs (capsanthin-capsorubin synthase)進行蛋白表現分析,並構築到果實獨特PME啟動子及CaMV35S啟動子之選殖基因與其反義基因之植物轉殖載體,並轉殖到番茄及彩色辣椒中。第三年將進行轉殖植株之基因、生化、生理及遺傳分析,並選殖與分析所篩選基因的染色體組DNA結構、組成及調控。由於在單一株彩色辣椒上,可獲得不同生長期的不同顏色之辣椒果實,使得彩色辣椒成為探討在果色轉變過程中,分子層次的調控機制的理想材料。本計劃所獲得之資料將可:(1)幫助瞭解果實轉色過程中之調控機制;(2)利用轉殖植物來開發各式多彩豔麗的果實及花卉;(3) 豐富人類生活的內涵,提高園藝產業的層次及商品價值。
URI: http://hdl.handle.net/11455/55152
其他識別: NSC93-2313-B005-037
文章連結: http://grbsearch.stpi.narl.org.tw/GRB/result.jsp?id=990509&plan_no=NSC93-2313-B005-037&plan_year=93&projkey=PD9308-0159&target=plan&highStr=*&check=0&pnchDesc=%E5%BD%A9%E8%89%B2%E8%BE%A3%E6%A4%92%E8%BD%89%E8%89%B2%E7%9B%B8%E9%97%9C%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E4%B9%8B%E7%A0%94%E7%A9%B6%28III%29
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