梨(Pyrus)是世界主要水果之一,在世界各地廣泛種植,在中國已有3000多年的栽培歷史。果銹是影響梨果實外觀品質(zhì)的重要因素,是果實在發(fā)育過程中角質(zhì)層龜裂、表皮細(xì)胞木栓化的結(jié)果。表皮細(xì)胞木栓化形成果點,木栓化程度越高果點突出表面形成銹斑。木栓化與木質(zhì)素和酚類物質(zhì)有關(guān)。木質(zhì)素合成是一個復(fù)雜過程,涉及多個通路。本試驗研究“二十世紀(jì)”梨果銹形成過程中木質(zhì)素含量及相關(guān)酶活性、果皮角質(zhì)變化情況,利用高通量測序技術(shù)對不同發(fā)育時期梨果皮進行轉(zhuǎn)錄組測序篩選與果銹形成相關(guān)基因和通路,進一步分析了相關(guān)基因在套袋及不套袋果皮間的差異,闡述梨果皮銹斑形成分子機理,其主要研究結(jié)果如下:1.確定苯丙氨酸解氨酶與過氧化物酶是梨果皮木質(zhì)素合成關(guān)鍵酶。研究表明套袋與不套袋果皮中木質(zhì)素含量在花后45 d最高,隨著果實發(fā)育,木質(zhì)素含量呈快速下降趨勢,在花后75 d木質(zhì)素含量趨于平緩。苯丙素代謝的關(guān)鍵酶——苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性變化與木質(zhì)素含量的變化趨勢高度一致,套袋與不套帶梨果皮PAL活性在花后45 d最高,套袋果皮PAL活性在各時期均低于不套袋果皮;控制木質(zhì)素單體合成的關(guān)鍵酶——過氧化物酶(POD)亦在花后45 d活性最高,且不套袋果皮中POD活性遠(yuǎn)高于套袋果。多酚氧化酶(PPO)是酚類物質(zhì)合成關(guān)鍵酶,其活性在花后30 d最高,套袋果皮中PPO活性顯著低于不套袋果。2.確定具有果銹的果實表皮擁有不同形態(tài)結(jié)構(gòu)。利用光學(xué)顯微鏡發(fā)現(xiàn)花后30 d,套袋和不套袋果皮角質(zhì)層較為平整,表皮層為1-2層,表皮細(xì)胞是長方形,細(xì)胞處于分裂期:在花后90 d,不套袋果實表皮角質(zhì)層不平整,呈波浪起伏狀,表皮層細(xì)胞間隙大。套袋果皮角質(zhì)層較為平整,角質(zhì)層較花后30 d增厚,表皮細(xì)胞排列緊密。利用掃描電鏡發(fā)現(xiàn)花后30 d,套袋和不套袋果實表皮的角質(zhì)膜差異不明顯,角質(zhì)膜平滑;花后90 d,未套袋果實表皮角質(zhì)膜凹凸不平,果皮表面具有粗糙的扁層蠟?zāi)そY(jié)構(gòu),蠟層厚且難以觀察到氣孔,果皮表面大面積破損,果皮細(xì)胞間聯(lián)結(jié)被完全破壞,形成空隙;而套袋果果皮表面果點較小,果皮表面蠟?zāi)ぽ^為平整,空隙較小,角質(zhì)膜厚度增加。3.獲得與梨果銹形成相關(guān)的關(guān)鍵基因。通過Illumina HiSeq 2500對花后30d、45 d和花后90 d果皮進行轉(zhuǎn)錄組測序,測序獲得三組樣品clean reads分別為65,568,13、60,125,170和113,392,425,GC%在46,Q20在96%左右。經(jīng)過差異基因篩選,得到花后30 d和花后45 d之間的差異基因2177個,花后30 d和花后90 d之間的差異基因有2543個;利用GO富集分析發(fā)現(xiàn)差異基因主要富集在生物過程中的次生細(xì)胞壁代謝類和木質(zhì)素代謝類,細(xì)胞成分中的細(xì)胞和細(xì)胞部分類,分子功能中的結(jié)合和催化活性類;經(jīng)過KEGG分析,共得到218個與果皮相關(guān)的代謝路徑,篩選出23差異基因與苯丙氨酸代謝相關(guān),94個差異基因與苯丙素生物合成相關(guān)。4.確定果銹形成過程中木質(zhì)素合成調(diào)控關(guān)鍵基因。根據(jù)高通量測序結(jié)果,篩選42個與木質(zhì)素合成相關(guān)、不同時期表達差異較大(FRKM2,Q value0.05)基因,用Real-time PCR,分析這些基因在套袋與不套袋果實表皮表達差異。結(jié)果表明,21個POD編碼基因中,pbr030045.1、pbr000691.1、pbr022326.1、pbr002672.1 和pbr013214.1 這 5 個基因在不套袋果皮中的表達顯著高于套袋果。這些基因的表達量與木質(zhì)素含量成正相關(guān)。4個4CL編碼基因中,pbr012851.1在不套袋果皮中是不表達的。Pbr013510.1是編碼COMT的基因,pbr022402.1、pbr022405.1和pbr022403.1是編碼CCR的基因,這4個基因在不套袋果皮中的表達量高于套袋果,與木質(zhì)素含量成正相關(guān)。
【學(xué)位單位】：揚州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S661.2
【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
英文縮寫及中英文對照表
一 文獻綜述
    1.1 梨果皮結(jié)構(gòu)及果銹形成機理
        1.1.1 梨果實的組織結(jié)構(gòu)
        1.1.2 梨果皮的角質(zhì)膜
        1.1.3 梨果實的表皮層和亞表皮層
        1.1.4 果點的形成過程
        1.1.5 果銹的形成過程
    1.2 木質(zhì)素及其生物合成的關(guān)鍵酶
    1.3 套袋技術(shù)
    1.4 轉(zhuǎn)錄組研究概述
    1.5 課題研究的技術(shù)路線
二 材料與方法
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗方法
三 結(jié)果與分析
    3.1 果實表皮在不同發(fā)育階段的癥狀
    3.2 木質(zhì)素含量的變化
    3.3 果實發(fā)育過程中PAL、POD和PPO酶活性的變化
    3.4 “二十世紀(jì)”套袋和不套袋梨果皮組織結(jié)構(gòu)觀察
    3.5 梨果皮組織轉(zhuǎn)錄組測序
    3.6 轉(zhuǎn)錄組測序基因功能注釋
    3.7 不同果實發(fā)育階段果皮差異基因分析
    3.8 關(guān)鍵基因的挖掘
四 結(jié)論與討論
    4.1 討論
    4.2 結(jié)論
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間科研情況

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本文編號：2881459