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红肉脐橙是华盛顿脐橙的芽变,其果肉因积累大量的番茄红素而呈粉红色。番茄红素属于类胡萝卜素,是萜类物质的一种。
本研究以红肉脐橙为实验材料,以黄肉品种清家脐橙为对照,分析了两年间果实发育过程中几种萜类物质:类胡萝卜素、柠檬苦素类似物、ABA及其与之相关的糖酸的变化规律和类胡萝卜素代谢途径关键酶基因的表达,并利用Microarray技术分析了两者转录组的差异,以期为柑橘果实红肉性状的形成机理提供更多的理论依据。
主要研究结果如下:1.利用HPLC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实有色层、白皮层、囊衣、汁胞中类胡萝卜素的组成与含量变化。结果表明红肉脐橙中类胡萝卜素总量显著高于清家脐橙,且其组成也存在差异。红肉脐橙中积累了八氢番茄红素、六氢番茄红素和番茄红素等线性类胡萝卜素,而清家脐橙则以积累β-胡萝卜素、β-隐黄质和紫黄质为主。2.利用Real-time PCR测定红肉脐橙与清家脐橙果实有色层、白皮层、囊衣、汁胞中类胡萝卜素代谢途径关键酶基因的表达。结果发现红肉脐橙汁胞中番茄红素的大量积累与PSY的上调表达有关,与LCY类基因表达水平的密切程度较低。而在红肉脐橙果皮中,PSY的表达量也显著上调,但仅有少量番茄红素积累,说明汁胞和果皮中调控番茄红素积累的机制存在差异。3.利用HPLC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实有色层、白皮层、囊衣、汁胞中柠檬苦素类似物的含量变化。结果表明两者果实中的柠檬苦素和诺米林素均随着生长发育过程显著下降,但红肉脐橙中的含量始终显著高于清家脐橙。4.利用HPLC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实中ABA含量的变化,发现在果实发育前期ABA逐渐积累,成熟期时迅速下降,而此时,类胡萝卜素的积累在两者果肉中达到最大。整个发育时期红肉脐橙果肉中类胡萝卜素含量显著高于清家脐橙,而其ABA含量却始终低于清家脐橙。5.利用GC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实中可溶性糖和有机酸的组成与含量变化。结果发现二者汁胞中最主要的可溶性糖成分是蔗糖,且红肉脐橙中的含量显著高于清家脐橙。柠檬酸是红肉脐橙和清家脐橙汁胞中最主要的有机酸。除柠檬酸外,苹果酸和奎宁酸含量在整个发育阶段均较低。在红肉脐橙中,其可溶性糖和有机酸含量均明显上升。6.利用Microarray筛选果实发育过程中差异表达的基因。结果发现共有1453条基因差异表达,涉及91条与果实性状形成相关的代谢途径,其中包括类胡萝卜素合成途径、萜类代谢途径、丙酮酸代谢途径、淀粉和蔗糖代谢途径、三羧酸代谢途径及糖酵解代谢途径等,与生化测定的结果相符。
本研究以红肉脐橙为实验材料,以黄肉品种清家脐橙为对照,分析了两年间果实发育过程中几种萜类物质:类胡萝卜素、柠檬苦素类似物、ABA及其与之相关的糖酸的变化规律和类胡萝卜素代谢途径关键酶基因的表达,并利用Microarray技术分析了两者转录组的差异,以期为柑橘果实红肉性状的形成机理提供更多的理论依据。
主要研究结果如下:1.利用HPLC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实有色层、白皮层、囊衣、汁胞中类胡萝卜素的组成与含量变化。结果表明红肉脐橙中类胡萝卜素总量显著高于清家脐橙,且其组成也存在差异。红肉脐橙中积累了八氢番茄红素、六氢番茄红素和番茄红素等线性类胡萝卜素,而清家脐橙则以积累β-胡萝卜素、β-隐黄质和紫黄质为主。2.利用Real-time PCR测定红肉脐橙与清家脐橙果实有色层、白皮层、囊衣、汁胞中类胡萝卜素代谢途径关键酶基因的表达。结果发现红肉脐橙汁胞中番茄红素的大量积累与PSY的上调表达有关,与LCY类基因表达水平的密切程度较低。而在红肉脐橙果皮中,PSY的表达量也显著上调,但仅有少量番茄红素积累,说明汁胞和果皮中调控番茄红素积累的机制存在差异。3.利用HPLC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实有色层、白皮层、囊衣、汁胞中柠檬苦素类似物的含量变化。结果表明两者果实中的柠檬苦素和诺米林素均随着生长发育过程显著下降,但红肉脐橙中的含量始终显著高于清家脐橙。4.利用HPLC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实中ABA含量的变化,发现在果实发育前期ABA逐渐积累,成熟期时迅速下降,而此时,类胡萝卜素的积累在两者果肉中达到最大。整个发育时期红肉脐橙果肉中类胡萝卜素含量显著高于清家脐橙,而其ABA含量却始终低于清家脐橙。5.利用GC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实中可溶性糖和有机酸的组成与含量变化。结果发现二者汁胞中最主要的可溶性糖成分是蔗糖,且红肉脐橙中的含量显著高于清家脐橙。柠檬酸是红肉脐橙和清家脐橙汁胞中最主要的有机酸。除柠檬酸外,苹果酸和奎宁酸含量在整个发育阶段均较低。在红肉脐橙中,其可溶性糖和有机酸含量均明显上升。6.利用Microarray筛选果实发育过程中差异表达的基因。结果发现共有1453条基因差异表达,涉及91条与果实性状形成相关的代谢途径,其中包括类胡萝卜素合成途径、萜类代谢途径、丙酮酸代谢途径、淀粉和蔗糖代谢途径、三羧酸代谢途径及糖酵解代谢途径等,与生化测定的结果相符。