發(fā)布時間：2017-11-19 16:07

  本文關(guān)鍵詞：甜櫻桃果實(shí)花青苷形成的生理生化與轉(zhuǎn)錄組分析

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【摘要】：本文以甜櫻桃深紅色品種‘美早’和純黃色品種‘13-33’果實(shí)為試材,對果實(shí)發(fā)育期間花青苷、可溶性糖和有機(jī)酸組分、含量及相關(guān)酶活性變化進(jìn)行了研究;采用轉(zhuǎn)錄組和數(shù)字基因表達(dá)譜技術(shù)比較分析了兩品種不同發(fā)育階段基因表達(dá)的差異,挖掘與花青苷合成相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因和轉(zhuǎn)錄因子;并對花青苷生物合成相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行了克隆和表達(dá)分析。主要研究結(jié)果如下:1.測定了‘美早’和‘13-33’果實(shí)發(fā)育期間花青苷含量及PAL、CHI、DFR和UFGT酶活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),‘美早’中花青苷含量隨著果實(shí)的發(fā)育逐漸升高,特別是在轉(zhuǎn)色期后急劇升高;花青苷含量與PAL和DFR酶活性關(guān)系不密切,而與CHI和UFGT酶活性密切相關(guān)�！�13-33’的花青苷含量隨著果實(shí)的發(fā)育變化不明顯,并且一直維持在極低水平。2.通過對提取溶劑、凈化條件、色譜和質(zhì)譜參數(shù)等的優(yōu)化,建立了甜櫻桃花青苷類物質(zhì)超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)定性定量檢測方法。采用該方法對‘美早’和‘13-33’果實(shí)中花青苷類物質(zhì)進(jìn)行定性和定量測定。結(jié)果表明:從‘美早’果實(shí)中檢測出7種花青苷,各組分含量伴隨著果實(shí)的發(fā)育逐漸升高。從‘13-33’中僅檢測出4種花青苷,各組分含量在果實(shí)發(fā)育期間逐漸降低,到果實(shí)成熟期其含量已甚微。其中,矢車菊素-3-木糖苷和飛燕草素-3-葡萄糖苷在甜櫻桃中屬首次發(fā)現(xiàn)。3.利用HPLC方法測定了不同色澤甜櫻桃果實(shí)發(fā)育過程中可溶性糖和有機(jī)酸組分及含量。研究發(fā)現(xiàn),從‘美早’和‘13-33’中均檢測出葡萄糖、果糖和山梨醇,各組分和總糖的含量均隨果實(shí)的發(fā)育逐漸升高�！涝纭麑�(shí)花青苷含量與果糖、葡萄糖和山梨醇均呈顯著正相關(guān)。兩品種中有機(jī)酸的種類沒有差異,但是各有機(jī)酸和總酸含量在兩品種果實(shí)發(fā)育期間的變化趨勢不同。在整個果實(shí)發(fā)育期間蘋果酸的含量最高,是決定甜櫻桃品種酸度的主要因素。4.利用Illumina/Solexa測序平臺對‘美早’和‘13-33’果實(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序。測序獲得66,392,570高質(zhì)量reads,通過De novo混合拼接共獲得43,128條unigenes�；蚬δ茏⑨尳Y(jié)果發(fā)現(xiàn),共計(jì)22,452條unigenes(46.59%)得到了功能注釋,其中,20,095條unigenes被注釋到Nr數(shù)據(jù)庫。根據(jù)Nr數(shù)據(jù)庫的注釋信息,共有16,853條unigenes映射到GO不同的節(jié)點(diǎn)。在KOG分類中,8,645條unigenes被分配到26個類別。通過KEGG代謝通路分析發(fā)現(xiàn),4,035條unigenes參與了242個生物學(xué)途徑,其中72條unigenes被注釋到花青苷生物合成途徑。5.對‘美早’和‘13-33’花后20d、35d、45d和55d的果實(shí)進(jìn)行了數(shù)字基因表達(dá)譜(DGE)分析,分別得到了大于700萬的Clean reads。利用表達(dá)譜對甜櫻桃花青苷生物合成途徑相關(guān)基因的表達(dá)進(jìn)行分析,結(jié)果表明,在‘美早’果實(shí)發(fā)育過程中,PAL、4CL、CHS、CHI、F3H、F3’H、DFR和UFGT基因呈上調(diào)表達(dá)模式。與此相反,‘13-33’中這些基因的表達(dá)量總體呈逐漸降低的趨勢。這基因的表達(dá)與兩品種花青苷的積累規(guī)律一致。此外,篩選出4個MYB、2個bHLH和1個WD40轉(zhuǎn)錄因子候選基因可能調(diào)控花青苷生物合成。采用qRT-PCR對這18個與花青苷生物合成相關(guān)的基因進(jìn)行了表達(dá)驗(yàn)證,結(jié)果表明qRT-PCR與表達(dá)譜分析結(jié)果基本一致。6.利用RT-PCR技術(shù)從‘美早’果實(shí)中克隆了花青苷生物合成相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子基因的cDNA全長。包括3個MYB基因,分別命名為PaMYB10、PaMYB111和PaMYB11,均屬于R2R3MYB類群;2個bHLH基因,分別命名為PabHLH3和PabHLH13;1個WD40基因,命名為Pa WD40。序列對比和系統(tǒng)進(jìn)化樹分析表明,6個轉(zhuǎn)錄因子基因與其它植物來源的相應(yīng)基因同源性較高。PaMYB10、PaMYB111、PaMYB11、PabHLH3、PabHLH13和PaWD40在莖、幼葉、花和果實(shí)中均有表達(dá),在富含花青苷的幼葉和成熟果實(shí)中表達(dá)量較高。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S662.5

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本文編號：1204108