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褪黑素是一种吲哚胺类激素,广泛存在于大多数有机体中。作为一种抗氧化剂和自由基清除剂,褪黑素可参与调节动、植物体内多种生理功能。人体可通过外源摄入褪黑素含量丰富的水果以增加血液中内源褪黑素含量和抗氧化能力。葡萄作为一种经济栽培果树,营养价值丰富,目前有关葡萄中内源褪黑素含量变化的研究不多。本研究调查了不同胁迫条件和不同发育时期对葡萄内源褪黑素含量的影响,并且对葡萄中褪黑素合成基因进行初步的筛选,结合qRT-PCR技术分析果实不同发育阶段褪黑素合成基因的表达模式,进一步探究褪黑素及其前体物质的含量与褪黑素合成基因之间的相关性;此外还克隆了葡萄5-羟色胺-N-乙酰转移酶(SNAT)基因的CDS序列,采用原核表达系统在大肠杆菌中诱导该基因产生可溶性蛋白,初步研究了葡萄SNAT基因的特性和酶学功能。主要研究结果如下:1.干旱胁迫和盐胁迫下葡萄幼苗根系和叶片中褪黑素含量较对照组均显著增加,且胁迫程度越强增幅越大。用120 mmol/l的Nacl溶液处理葡萄幼苗,6 d后幼苗根系和叶片中褪黑素含量分别达到627.25和3220.42 pg/g,均为相应对照组幼苗根系和叶片中褪黑素含量的7倍。10%聚乙二醇PEG6000模拟的干旱胁迫处理葡萄幼苗,6 d后其根系和叶片中褪黑素含量也远远高于对照组。2.不同发育阶段的葡萄果实中均检测到褪黑素的存在。果实开始转色后,褪黑素含量上升,在转色末期,褪黑素含量降低,随着果实逐渐成熟又表现出上升的趋势,在转色初期含量达到最高峰,为1.32±0.06 ng/g FW。而且在果实发育过程中,褪黑素合成前体物质——色胺和5-羟色胺含量变化趋势与褪黑素一致,均在转色初期含量最高。3.以水稻褪黑素合成基因为模板,采用同源比对方法对从葡萄基因组中初步筛选了4个VvTDC基因,7个VvT5H基因,3个VvSNAT基因,5个VvASMT基因作为葡萄褪黑素合成候选基因,在果实发育过程中VvT5H1、VvT5H5、VvT5H7、VvSNAT1、VvSNAT2、VvSNAT3、VvASMT1、VvASMT2等基因的表达模式和褪黑素含量相一致,而VvTDC1、VvASMT5基因的表达量变化趋势与褪黑素不完全一致。4.克隆了葡萄SNAT基因全长CDS序列,长741bp,编码246个氨基酸,与其他植物SNAT基因编码的氨基酸序列存在较高的相似性。采用原核表达方法诱导得到葡萄SNAT可溶性蛋白。体外酶活测试表明,重组SNAT蛋白具有N-乙酰基转移酶的活性,能够将乙酰基从乙酰辅酶A转移到5-羟色胺。系统发育树结果表明,葡萄SNAT基因与羊SNAT基因亲缘关系较远,与拟南芥、水稻等单子叶被子植物的亲缘关系较近。