【摘要】：光是影響植物生長發(fā)育的重要環(huán)境因子,由于臭氧層的破壞,有關紫外線UV-B(280-315 nm波長)的研究正受到越來越多關注。目前,關于UV-B對果實香氣物質調控效果的研究較少。萜類物質是種類最為豐富的次生代謝產物,既能參與植物的防御反應,也是重要的香氣成分。本文以桃果實為材,開展UV-B對于萜類途徑香氣物質的調控機制研究。主要結果如下:1、UV-B照射顯著改變了桃果實香氣物質含量。研究發(fā)現UV-B處理48h后桃果實芳樟醇(linalool)含量降低60%,C-13降異戊二烯類的β-紫羅蘭酮(β-ionone)也顯著減少,而屬于倍半萜的α-法尼烯((E,E)-α-farnesene)含量則提高3倍。上述發(fā)現在不同強度和不同時間UV-B處理,不同品種、不同成熟度桃果實的多個年度研究中得到了重復。2、桃的PpTPS1和PpTPS3參與了芳樟醇合成。轉錄組測序顯示UV-B照射后桃果實的PpTPS1與PpTPS3轉錄本含量分別被抑制了 86%與53%。萜類合成酶(TPS)進化樹分析表明PpTPS1和PpTPS3屬于TPS-g亞家族,前者定位在葉綠體,后者主要在細胞質�；隗w外大腸桿菌Escherichia coli(E.coli)表達的重組蛋白活性檢測顯示PpTPS1和PpTPS3均可利用GPP為底物,催化形成芳樟酵;基于煙草與桃果實的瞬時表達結果表明PpTPS1和PpTPS3參與了桃果實中芳樟醇的生物合成。結合TPS基因家族成員的表達模式及芳樟醇含量的變化關系,表明PpTPS1和PpTPS3在桃果實發(fā)育成熟過程中協同調控了芳樟醇合成。3、桃的PpTPS2參與了α-法尼烯合成。UV-B照射后PpTPS2表達水平顯著增加約80倍。研究顯示PpTPS2屬于TPS-b亞家族成員,定位在細胞質。在E.coli過量表達獲得的重組蛋白PpTPS2可利用FPP為底物,催化形成產物α-法尼烯。在桃果實中同源瞬時表達辦PpTS2顯著促進了 α-法尼烯生物合成。通過比較分析桃不同器官的基因表達和物質含量,發(fā)現UV-B也可通過誘導PpTPS2表達促進葉片中α-法尼烯的大量積累。4、桃的PpCCD4參與了β-紫羅蘭酮合成。UV-B照射48 h后PpCCD4的轉錄本含量下降了 70%,與β-紫羅蘭酮變化趨勢一致。體外重組蛋白結果顯示,PpCCD4可以催化β-胡蘿卜素(β-Carotene)形成β-紫羅蘭酮。進一步研究發(fā)現PpCCD4轉錄本含量與β-紫羅蘭酮含量在果實成熟衰老過程中均表現為增加的趨勢。5、套袋處理通過改變UV-B透過率影響桃果實香氣物質積累。通過比較白色和黑色無紡布果袋對于光質的影響,發(fā)現前者具有更高的UV-B透光率。白色果袋處理后PpTP表達水平顯著低于黑色果袋處理的果實,伴隨有含量顯著降低的香氣物質芳樟醇。感官評價結果表明,黑色無紡布套袋處理的桃果實具有更加濃郁的香氣品質,整體風味也更受消費者喜歡。進一步比較了UV-A、UV-B、UV-C、UV-420、可見光以及UV-A/B/C組合等光照處理的效果,發(fā)現UV-B特異性顯著抑制了桃果實芳樟醇的合成。上述結果顯示通過套袋技術改變UV-B透光率可調控芳樟醇等香氣物質含量,進而影響桃果實風味品質。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S662.1
【圖文】：

萜類途徑揮發(fā)性物質是植物種類最為豐富的次生代謝產物，逡逑在生長發(fā)育過程中具有重要作用。依據物質結構，萜類途徑的揮發(fā)性物質大致逡逑可以分為單萜（Ｃ１０）、倍半萜（Ｃ１５）和Ｃ１３降異戊二烯（圖１．１）。單萜和逡逑Ｃ１３降異戊二烯類主要在質體中通過甲基赤蘚醇磷酸（ＭＥＰ）途徑合成，其前逡逑體物質分別是櫳牛兒基二磷酸（ＧＰＰ）和類胡蘿卜素。倍半棝在細胞質中通過逡逑甲羥戊酸（ＭＶＡ）途徑合成，其前體物質主要是法呢基二磷酸（ＦＰＰ）。逡逑最小單元的萜類物質是僅含有Ｃ５結構的半萜，以異戊二烯為重要代表。逡逑異戊二烯主要由異戍二烯合成酶催化形成，主要在光合作用活躍的Ｃ３植物葉逡逑綠體中積累。然而，該物質依賴于光合作用的產生機制并不明確，可能與高溫逡逑有關（Ｈｉｄｅｇ等，２０１３）。全球植物異戊二烯的釋放量大約有５００到７８０百萬逡逑２逡逑

助于大豆柢抗根部的線蟲危害（Ｌｉｎ等，２０１７）。逡逑類胡蘿卜素是Ｃ４０結構的四萜的重要代表，可以作為前體物質參與Ｃ１３－逡逑降異戊二烯類揮發(fā)性物質合成（圖１．２），比如ｐ－紫羅蘭酮（ｐ－ｉｏｎｏｎｅ）。ｐ－逡逑紫羅蘭酮的嗅聞閾值低（０．００７邋ｎｌＬ－１），是構成許多花及果實風味的重要物質逡逑（Ｖｏｇｅｌ等，２０１０），同時Ｃ１３－降異戊二烯類物質還有抗菌活性，參與了植物逡逑防御反應（Ｈａｖａｕｘ，２０１４）。逡逑Ｐ－Ｃ逡逑ｖＸ／邐ｐ？環(huán)檸探醛逡逑ｐ－ｃｙｃｌｏｃｉｔｒａｌ逡逑圖１．２邋Ｐ－胡蘿卜素裂解產生Ｃ１３－降異戊二烯揮發(fā)性化合物逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｃ－１３－ｎｏｒｉｓｏｐｒｅｎｏｉｄｓ邋ｃｌｅａｖａｇｅ邋ｆｒｏｍ邋ｐ－ｃａｒｏｔｅｎｅ逡逑１．３萜類途徑揮發(fā)性物質生物合成逡逑１．３．１邋ＭＥＰ邋與邋ＭＶＡ邋途徑逡逑植物體內的萜類雖然都是來自Ｃ５骨架的ＩＰＰ以及異構體ＤＭＡＰＰ，但它逡逑們卻是通過相互獨立的兩條代謝路徑合成。比如半萜類、單萜類、雙萜類以及逡逑多萜主要通過質體中的ＭＥＰ途徑合成，而倍半萜和三萜主要通過細胞質中的逡逑ＭＶＡ途徑合成（Ｅｎｆｉｓｓｉ等，２００５）。ＩＰＰ與ＤＭＡＰＰ在質體與細胞質中可以存逡逑在一定的交換功能，因此兩條路徑可能存在一定的交叉，但具體機制并不確定。逡逑ＤＸＳ在ＭＥＰ途徑中合成ＩＰＰ的第一個酶

并闡明其在桃果實成熟過程中的分子調控機制。最后，結合田間生產中的套袋逡逑處理，闡明套袋通過改變ＵＶ－Ｂ透過率影響桃果實香氣物質的分子機制。研究逡逑方案和技術路線如圖１．２所示。逡逑邐１邋？不同品種逡逑桃果實？

本文編號：2787486