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摘要睡莲(waterlily)是睡莲科(Nymphaeaceae)睡莲属(Nymphaea)多年生水生草本植物，包含5个亚属超过50个种和亚种。睡莲花色丰富、清香远溢、花期长，在水体应用中的景观优势十分突出。睡莲可用作鲜切花，同时其花朵、嫩叶、叶柄、块茎等部位还具有饮用、食用和药用价值。睡莲还具有抗菌、抗炎、抗辐射等活性，可用于治疗焦虑、糖尿病、疟疾等。根据生态类型，睡莲可分为热带睡莲和耐寒睡莲，热带睡莲花色包括白、黄、红、蓝等色系;耐寒睡莲包括白、黄、红等色系，但不具有蓝/蓝紫色系的种及品种。热带睡莲在国内大部分地区不能室外自然越冬，为节约劳动成本和经济成本，满足人们对新颖花色的追求，培育新颖花色的耐寒型睡莲势在必行。类黄酮包括花青素、黄酮醇等，是大多数被子植物花瓣显色的色素成分。解析睡莲花瓣中类黄酮代谢途径将为睡莲花色育种奠定基础，也对其他观赏植物花色育种具有指导意义。<br>　　本研究首先分析了4个蓝/蓝紫色系睡莲花瓣中的花青素苷成分，发现飞燕草素-3'-O-(2"-O-没食子酰-6"-O-乙酰半乳糖苷)(delphinidin3'-O-(2"-O-galloyl-6"-O-acetyl-β-galactopyranoside)，Dp3'galloyl-acteylGal)和飞燕草素-3-O-(2"-O-没食子酰-6"-O-乙酰半乳糖苷)(delphinidin3-O-(2"-O-galloyl-6"-O-acetyl-β-galactopyranoside)，Dp3galloyl-acteylGal)含量较高。进一步分析‘泰国王’睡莲6个不同发育阶段(S1-S6)的花瓣中的类黄酮成分，共鉴定了16个类黄酮化合物，包括4个花青素苷以及12个黄酮醇苷，其中杨梅酮-3-O-(3"-O-丙二酰鼠李糖苷)(myricetin 3-O-(3"-O-malonyl-rhamnoside)，My3malonylRha)、杨梅酮-3-O-(2"-O-没食子酰-6"-O-丙二酰半乳糖苷)(myricetin 3-O-(2"-O-galloyl-6"-O-malonyl-galactoside)，My3 galloyl-malonylRha)、槲皮素-3-O-(3"-O-丙二酰鼠李糖苷)(quercetin 3-O-(3"-O-malonyl-rhamnoside)，Qu3malonylRha)和山奈酚-3-O-(3"-O-丙二酰鼠李糖苷)(kaempferol 3-O-(3"-O-malonyl-rhamnoside)，Ka3malonylRha)首次在睡莲中发现。<br>　　由于睡莲基因组信息还未释放，本研究挑选‘泰国王’睡莲两个发育阶段花瓣进行转录组测序，构建了6个cDNA文库，共得到36.99Gb的cleanreads，denovo组装后共得到112，485条unigenes，其中有26，206条unigenes有功能注释，共发现1，581条差异表达基因，参与类黄酮合成、花青素合成、黄酮和黄酮醇生物合成的差异表达基因有33个，其中28个unigenes在S3阶段表达水平上调，5个unigenes下调。通过关键词搜索，在睡莲转录组数据中共检索到65个与类黄酮生物合成相关的糖基转移酶基因，结合表达量及差异表达倍数分析，共筛选得到8个候选unigenes。<br>　　通过克隆发现有2个unigenes翻译为同一个蛋白，因此，本研究共克隆得到7个类黄酮糖基转移酶基因，分别命名为NnGT1-NnGT7，这7个NnGTs均具有典型的PSPG-box。原核表达诱导蛋白及体外酶活反应发现，NnGT6可以UDP-葡萄糖和UDP-半乳糖为糖基供体，对飞燕草素苷元、矢车菊素苷元、山奈酚苷元、槲皮素苷元、杨梅酮苷元和异鼠李素苷元均具有催化活性，生成相应的3-糖苷，且以UDP-半乳糖为糖基供体时的催化效率更高，说明NnGT6主要是催化类黄酮苷元形成相应的3-半乳糖苷。<br>　　亚细胞定位分析表明NnGT6定位于细胞质。在基因组中NnGT6无内含子，利用染色体步移法克隆NnGT6启动子序列并进行了序列分析，鉴别了启动子中潜在的关键调控元件，发现启动子中含有能特异识别MYB和bHLH的元件，表明NnGT6在植物体内可能受到MYB以及bHLH调控。NnGT6在‘泰国王’睡莲中的表达具有组织特异性，在花瓣中表达量高于叶、萼片等其它部位，在花瓣中的表达呈先上升后下降的趋势，且在花瓣S2阶段表达量最高，这也与花瓣中的类黄酮含量积累模式一致。<br>　　为了进一步研究NnGT6在植物体内的功能，通过叶盘法将NnGT6在烟草中异源表达，结果发现相对于对照组来说，过表达nGT6后烟草花冠颜色变深，类黄酮成分没有变化而含量增加，表明NnGT6可以外源催化植物体内类黄酮化合物的积累。<br>　　本研究在类黄酮代谢物鉴定基础上结合转录组分析，初步阐明了睡莲花瓣类黄酮合成的分子机理，明确了参与睡莲类黄酮糖基化修饰的NnGTs的功能，为培育睡莲花色新品种奠定了基础。