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荔枝是我国华南地区的特产果树,栽培历史悠久,种质资源丰富,但随着近十几年来荔枝产业的快速发展,荔枝已经由卖方市场逐步转变为买方市场,对荔枝果实的品质提出了更高的要求。影响果实品质的因素很多,其中果皮的色泽是很重要的一个。许多研究者已从生理方面对荔枝着色进行了研究,找到了利用果实套袋来改善荔枝果实着色的技术。本研究以成熟时着色良好的‘糯米糍’荔枝和滞绿的‘妃子笑’荔枝为试材,在前人研究的基础上,进行了不同着色期果皮的叶绿素降解规律及mRNA差异表达的研究,以期从生理生化和分子生物学角度进一步了解荔枝果皮着色差异的本质。研究取得的主要结果如下:
1分别对着色不良的‘妃子笑’和着色良好的‘糯米糍’荔枝果皮中叶绿素及其降解产物变化和叶绿素酶活性进行了研究,还对‘妃子笑’果实成熟过程中进行了套袋研究。液相色谱(HPLC)分析结果表明脱植基叶绿素a、脱镁叶绿酸a和脱镁叶绿素a是荔枝果皮叶绿素降解的主要产物。根据不同成熟期糯米糍和妃子笑果皮的叶绿素和叶绿素降解产物出峰时间和峰值的差别,可见糯米糍在成熟期叶绿素显著被降解,而妃子笑的降解不明显。在成熟时发现‘妃子笑’果皮中叶绿素的含量明显高于‘糯米糍’,证明‘妃子笑’果皮中叶绿素的降解要慢得多。随着果实的成熟,叶绿素酶的活性逐渐增加,在完全成熟之前‘糯米糍’中叶绿素酶的活性要比‘妃子笑’中高得多,这与糯米糍在成熟期叶绿素显著被降解的结果相符。套袋可明显促进妃子笑荔枝果皮的叶绿素降解和增加叶绿素酶的活性。研究结果表明成熟时荔枝果皮中叶绿素酶的活性对叶绿素的降解起着关键作用。
2针对荔枝果皮中富含多酚、多糖等次生物质,极易褐变,而且果皮的木质化程度很高的特点,研究发现采用改良的Bugos法适合于提取不同着色期荔枝果实中的总RNA。经核酸蛋白测定仪测定和凝胶电泳显示,OD260/0D280在1.7~2.0之间,0D260/OD230为2.0以上,其条带整齐、清晰;用提取的总RNA进行反转录和差显分析,高分辨力的cDNA片段在500~1500bp之间,且清晰可比较,这些结果表明用改良的Bugos法提取的总RNA质量很好,纯度高,完整性好,能满足分子生物学研究的基本要求。
3选择差异显示扩增效果比较好的图片32张进行统计,共得到275个差异显示cDNA片段。用Ntsys(V1.80)软件对DDRT-PCR结果进行数据处理,从得到其间的相似系数和聚类分析可看出,糯米糍荔枝的绿皮、转红果皮、红果皮之间的相似性较大,尤其糯米糍的转红果皮与红果皮之间的相似性最大,达到0.881,说明糯米糍荔枝的果皮在发育过程中表达的基因差异不大。而对于妃子笑品种而言,红果皮上的红色部位和绿色部位相似性较高,达到O.862,与转红果达到O.761的相似性,而与绿皮在发育过程中有较大的基因表达差异。这些说明妃子笑荔枝果皮在发育过程中会有较大的基因表达的变化。相对而言,妃子笑绿果皮与红果皮上的绿色部位又有较高的相似性,并且妃子笑的幼果与糯米糍幼果的相似性高于糯米糍的转红果皮和红果皮,说明品种间绿色果皮有更多相同表达的基因。
4经PCR再扩增后把部分重复性好的cDNA片段克隆至pUCm-T载体中,现已成功克隆出了40多条cDNA片段,其中与叶绿素降解代谢相关的基因有乙醇酸氧化酶基因、a-半乳糖苷酶基因和聚类泛素基因等。利用分子生物学软件和在线分析软件对克隆出的乙醇酸氧化酶基因、a-半乳糖苷酶基因和聚类泛素基因序列特征进行了分析。结果表明:所得的乙醇酸氧化酶同源基因是一个cDN^全长序列,基因全长1104bp,编码367个氨基酸,并对其编码的氨基酸高级结构进行了预测。所得的a一半乳糖苷酶和聚类泛素同源基因是cDNA片段序列。经软件分析,a-半乳糖苷酶同源基因片段长287bp,编码95个氨基酸;聚类泛素同源基因片段长566bp,编码188个氨基酸。用推导的氨基酸序列分别与GenBank中登录的相关基因进行同源性比对均具有较高的同源性,说明克隆结果可靠,为进一步研究荔枝果皮着色期基因表达和调控的规律提供了初步的基础。