本試驗以黑穗醋栗高抗壞血酸(Ascorbic acid,AsA)品種‘亞德’(Adelinia)和低AsA品種‘黑豐’(Heifeng)為試材,對其進行不同程度的遮陰(遮陰強度:0(CK)、40%(T1)、60%(T2)),系統(tǒng)分析了遮陰對AsA、谷胱甘肽(GSH)含量及AsA合成再生過程中相關(guān)酶活性的影響;利用熒光定量PCR技術(shù)分析了AsA合成過程中L-半乳糖脫氫酶(GalDH)基因在不同遮陰強度下不同果實發(fā)育時期(幼果期、膨大期、半轉(zhuǎn)色期、轉(zhuǎn)色期以及成熟期)的相對表達量,研究了不同遮陰強度對果實GalDH基因的影響,從分子層面分析光照對AsA合成代謝的影響,進而為全面揭示黑穗醋栗果實富含AsA的內(nèi)在原因提供科學(xué)依據(jù),為黑穗醋栗中AsA合成代謝及分子輔助育種技術(shù)提供理論支持,同時也為實際生產(chǎn)提供一些理論支持。主要結(jié)果如下:(1)遮陰延長了2個品種黑穗醋栗果實的發(fā)育期,遮陰使2個品種果實的膨大期比對照延長了5-10天。遮陰也影響了果實品質(zhì),遮陰處理增加了2個品種成熟時果的果實硬度,40%和60%的遮陰下‘亞德’果實的硬度分別是未遮陰(CK)的1.97和2.36倍,‘黑豐’分別是1.70和2.21倍;‘亞德’成熟果實中可溶性固形物隨著遮陰強度的增加而降低,但‘黑豐’成熟果實中可溶性固形物基本不受影響。(2)不同遮陰下,2個品種果實中AsA、DHA和T-AsA含量在整個果實生長發(fā)育中總體均呈下降的趨勢,但不同品種不同處理下降幅度和時間有所不同。遮陰顯著降低了2個品種成熟果實中AsA含量,40%遮陰和60%遮陰處理中,‘亞德’成熟果中AsA含量比未遮陰下降了41.06%和64.71%;‘黑豐’成熟果中AsA含量比對照下降了55.02%和77.89%。(3)遮陰對黑穗醋栗成熟果實中GSH的含量影響不大,但在果實發(fā)育前期(幼果期到膨大期)不同品種GSH含量變化不同,在遮陰下,‘亞德’GSH含量在果實發(fā)育前期有一明顯的下降,但未遮陰處理呈上升趨勢;‘黑豐’果實在重度遮陰(T2)處理下,在果實發(fā)育前期GSH一直呈上升趨勢,其他兩個處理下有下降現(xiàn)象。(4)輕度遮陰(T1)對整個果實發(fā)育期內(nèi)AsA合成和再生相關(guān)酶活性幾乎無影響,但在重度遮陰(T2)下,酶活性均隨著果實的發(fā)育不斷下降。遮陰降低了AsA合成和再生途徑相關(guān)酶的活性,輕度遮陰下(T1),‘亞德’和‘黑豐’成熟果實中GalDH活性分別比未遮陰的下降了11.11%和14.29%,重度遮陰下2個品種分別下降了88.89%和86.29%;AsA再生途徑關(guān)鍵酶APX、DHAR、MDHAR和GR的活性均隨著遮陰強度的增加而下降。(5)CK、T1和T2處理下GalDH和DHAR活性與AsA含量呈顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)均在0.8以上,表明AsA合成途徑中的GalDH和AsA-GSH循環(huán)途徑中的DHAR和MDHAR對黑穗醋栗果實AsA積累起主要作用。黑穗醋栗果實中GSH含量與GalDH、DHAR、MDHAR、GR和APX活性間都存在較強的相關(guān)性,尤其是APX活性與GSH含量相關(guān)性較強,相關(guān)系數(shù)均為0.9以上,這表明APX對黑穗醋栗果實中的GSH含量影響較大。遮陰處理對果實內(nèi)AsA和GSH含量與相關(guān)酶活性之間的相關(guān)性無明顯影響。(6)從轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)中篩選獲得黑穗醋栗GalDH(RnGalDH)基因,開放閱讀框長度為1470bp,編碼476個氨基酸。采用生物學(xué)方法預(yù)測了黑穗醋栗RnGalDH基因編碼的蛋白質(zhì)相對分子量為52.12 kDa,理論等電點PI為5.42,為親水性蛋白,無信號肽,無跨膜結(jié)構(gòu),蛋白質(zhì)亞細胞位置預(yù)測于葉綠體中,包含了醛酮還原酶(Aldo-keto reductases,AKRs)的保守結(jié)構(gòu)域,與甜櫻桃、番茄和軟棗獼猴桃親緣關(guān)系較近。(7)熒光定量PCR結(jié)果表明,GalDH基因表達量在幼果和成熟果中較高,說明基因的表達與果實的發(fā)育階段有關(guān)。遮陰降低了GalDH基因的相對表達量,40%遮陰下,‘亞德’幼果期果實中基因表達量比對照降低了27.21%,其他時期相差不大,而‘黑豐’則相反,遮陰果實發(fā)育前期影響不大,果實轉(zhuǎn)色期和成熟期比對照下降了36.17%和55.84%;60%遮陰下,2個品種果實中GalDH基因表達量均下降較多。
【學(xué)位單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S663.9
【文章目錄】：
摘要
英文摘要
1 前言
    1.1 黑穗醋栗概述
    1.2 植物AsA的功能、合成、運輸及代謝
        1.2.1 AsA的功能
        1.2.2 AsA的生物合成途徑
        1.2.3 AsA的運輸和代謝
    1.3 調(diào)控植物AsA合成及代謝相關(guān)酶研究進展
        1.3.1 植物AsA合成途徑關(guān)鍵酶的調(diào)控
        1.3.2 植物AsA再生代謝途徑關(guān)鍵酶的調(diào)控
    1.4 植物體內(nèi)AsA積累差異及其原因
        1.4.1 AsA在種間及品種間的積累差異
        1.4.2 環(huán)境因子與生長發(fā)育對植物AsA含量的影響
    1.5 黑穗醋栗AsA相關(guān)研究進展
    1.6 本研究的目的與意義
2 材料與方法
    2.1 試驗材料
    2.2 試驗方法
        2.2.1 黑穗醋栗植株的遮陰處理
        2.2.2 果實硬度和可溶性固形物測定
        2.2.3 生理指標(biāo)及測定方法
        2.2.4 黑穗醋栗果實轉(zhuǎn)錄組測序
        2.2.5 定量表達分析
3 結(jié)果與分析
    3.1 遮陰對黑穗醋栗果實品質(zhì)的影響
    3.2 遮陰對黑穗醋栗生長發(fā)育過程中AsA、DHA及 T-AsA含量的影響
    3.3 遮陰對黑穗醋栗生長發(fā)育過程中GSH、GSSG及 T-GSH含量的影響
    3.4 遮陰對黑穗醋栗生長發(fā)育過程中GalDH活性的影響
    3.5 遮陰對黑穗醋栗生長發(fā)育過程中AsA-GSH循環(huán)代謝相關(guān)酶活性的影響
        3.5.1 遮陰對黑穗醋栗果實中DHAR、MDHAR、GR活性的影響
        3.5.2 遮陰對黑穗醋栗果實中APX活性的影響
    3.6 黑穗醋栗果實中AsA和 GSH含量與代謝相關(guān)酶的關(guān)系
    3.7 黑穗醋栗總RNA的提取
    3.8 黑穗醋栗果實AsA合成基因GalDH的篩選
        3.8.1 基因編碼蛋白的生物信息學(xué)分析
        3.8.2 蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)預(yù)測
        3.8.3 黑穗醋栗RnGalDH進化樹分析
    3.9 遮陰對黑穗醋栗果實發(fā)育過程中GalDH基因時空表達的影響
4 討論
    4.1 遮陰對黑穗醋栗果實AsA積累的影響
    4.2 遮陰對黑穗醋栗果實生長發(fā)育過程中AsA合成代謝相關(guān)酶活性的影響
    4.3 黑穗醋栗果實AsA含量與合成代謝相關(guān)酶的關(guān)系
    4.4 AsA合成基因RnGalDH基因的表達
5 結(jié)論
致謝
參考文獻
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

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本文編號：2836423