遮光对铁核桃青皮多酚物质及相关酶活性和基因表达的影响
发布时间：2021-06-05 13:38
以铁核桃（Juglans sigillata）‘黔核6号’为试材,研究果实发育过程中完全遮光对核桃青皮酚类物质组分、含量及其合成关键酶基因表达及相关酶活性的影响规律。结果表明:完全遮光显著降低了核桃青皮中总酚、总黄酮以及单体酚没食子酸、对香豆酸、丁香酸、儿茶素等的含量,阻断了咖啡酸、阿魏酸的合成,却明显提高了胡桃醌的含量。同时遮光显著下调了酚类物质合成相关酶基因表达量,相关酶活性变化与基因表达规律一致,遮光对果实发育初期的酚类物质含量、合成酶基因表达量及酶活性影响最为明显。相关性分析发现酚类物质含量与苯丙氨酸解氨酶（PAL）、肉桂酸-4-羟化酶（C4H）、黄烷酮-3-羟化酶（F3H）、黄酮醇合酶（FLS）、糖苷转移酶（UGT）关系密切,酚酸类与PAL酶活呈极显著正相关,黄酮类与JsC4H、JsFLS基因表达及F3H酶活性呈显著正相关,而萘醌类与JsC4H、JsF3H基因表达及UGT酶活呈显著负相关。由此可见,光照是影响核桃青皮酚类物质合成的重要环境因素,可通过调控酚类合成代谢途径中关键酶基因表达及酶活性来影响多酚物质合成与积累。
【文章来源】：植物生理学报. 2020,56(06)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
青皮中总酚和总黄酮含量
在果实的各个发育时期,遮光均显著降低了‘黔核6号’青皮中的总酚和总黄酮含量(图2-A和B)。果实发育前期,即幼果期(花后35 d)和果实膨大期(花后60 d),总酚、总黄酮含量显著降低,之后二者含量有所增加。遮光对总酚含量影响最大的时期为果实硬核期(花后90 d),此时对照总酚含量是遮光处理的1.99倍,而总黄酮含量差异最大值出现在果实膨大期,即花后60 d,遮光处理仅为对照的47.6%。图2 青皮中总酚和总黄酮含量
核桃果实发育可分为幼果期、果实膨大期、硬壳期、种仁充实期和成熟期这几个关键时期,发育呈单“S”型变化规律。酚类物质的积累与果实发育时期密切相关(文菁等2015),果实发育初期果个较小,各组织部位生长旺盛,源器官及自身同化产物足以供果实发育,从而促进初生营养转化为酚类次生代谢物,使幼果期青皮总酚、总黄酮含量较高。果实发育过程中,遮光虽然导致了微域环境(温、湿度等)的变化(张建光等2005),但处理组与对照组的酚类物质变化规律一致,整个发育阶段遮光处理的酚类物质含量低于对照,与‘莱阳’茌梨和‘富士’苹果酚类物质的研究结果一致(鞠志国等1993;郝燕燕等2004)。核桃果实膨大期以细胞数增多和碳水化合物积累为主,而此阶段总酚、总黄酮含量急剧下降,遮光与对照的差异最大值相应出现,说明此期是酚类物质合成的关键时期,对光照条件最为敏感。单体酚也与发育时期密切相关,咖啡酸和阿魏酸主要存在于发育初期,遮光处理对其合成影响明显,周君等(2009)在‘晚蜜’桃研究也发现类似规律,酚酸类和黄烷-3-醇类物质在果实发育过程中含量降低,这两种物质对前期遮光最敏感,与果实酚类物质的积累特征有关,前期多合成积累酚酸类中间产物,后期则以类黄酮、木质素和花色苷等代谢支路为主,故而遮光对果实发育前期酚酸类物质影响较大。儿茶素和没食子酸是遮光处理后整个发育时期均显著低于对照的单体酚,差异最大值分别出现在花后60和90 d,与总酚、总黄酮含量的变化规律相吻合,也表现出较强的果实发育早期影响效应。胡桃醌是核桃青皮的特征活性物质,随着果实发育含量升高,在硬核期含量最高,随后保持较高含量直至果实成熟,遮光会明显提高胡桃醌含量,幼果期(花后35 d)和硬壳期(花后90 d)效果尤为明显。因此,在核桃生产栽培中,可通过适当遮光提高青皮胡桃醌含量,但是否会影响坚果品质有待进一步研究。图4 青皮酚类物质合成酶活性
【参考文献】：
期刊论文
[1]新中国果树科学研究70年——核桃[J]. 马庆国,乐佳兴,宋晓波,周晔,裴东. 果树学报. 2019(10)
[2]青龙衣化学成分及生物活性研究进展[J]. 沈广志,杨爱华,邹桂华. 实验室科学. 2018(06)
[3]遮光对刺梨果实As A含量及其合成基因表达的影响[J]. 罗丽华,张雪,鲁敏,安华明. 分子植物育种. 2018(21)
[4]核桃青皮作为植物源农药的研究进展[J]. 刘靖,何敏,宋娜,杨霞. 农业灾害研究. 2018(06)
[5]光照强度对成熟红颜草莓果实着色和花青素生物合成的影响及可能的分子机制[J]. 邵婉璐,李月灵,高松,李钧敏,梁宗锁. 植物研究. 2018(05)
[6]套袋对‘秋雪’桃果实品质及花青素合成相关基因表达的影响[J]. 何平,李林光,王海波,常源升. 植物生理学报. 2018(02)
[7]光照对植物花色素苷生物合成的调控及机制[J]. 魏永赞,李伟才,董晨,王弋,郑雪文. 植物生理学报. 2017(09)
[8]光照对荔枝果实着色和花色素苷生物合成影响的分子机制研究[J]. 魏永赞,胡福初,郑雪文,石胜友,董晨,王弋,李伟才. 园艺学报. 2017(07)
[9]核桃硬壳发育期内果皮木质素与相关酶活性的变化[J]. 文菁,赵书岗,王红霞,张志华,李夕勃. 园艺学报. 2015(11)
[10]套袋对梨果皮AsA积累和相关酶活性的影响[J]. 秦安,张虎平,陶书田,吴巨友,张绍铃. 果树学报. 2015(04)
硕士论文
[1]铁核桃多酚类物质含量与抗氧化活性、代谢相关酶活性的关系[D]. 史斌斌.贵州大学 2017
本文编号：3212267
【文章来源】：植物生理学报. 2020,56(06)北大核心CSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
青皮中总酚和总黄酮含量
在果实的各个发育时期,遮光均显著降低了‘黔核6号’青皮中的总酚和总黄酮含量(图2-A和B)。果实发育前期,即幼果期(花后35 d)和果实膨大期(花后60 d),总酚、总黄酮含量显著降低,之后二者含量有所增加。遮光对总酚含量影响最大的时期为果实硬核期(花后90 d),此时对照总酚含量是遮光处理的1.99倍,而总黄酮含量差异最大值出现在果实膨大期,即花后60 d,遮光处理仅为对照的47.6%。图2 青皮中总酚和总黄酮含量
核桃果实发育可分为幼果期、果实膨大期、硬壳期、种仁充实期和成熟期这几个关键时期,发育呈单“S”型变化规律。酚类物质的积累与果实发育时期密切相关(文菁等2015),果实发育初期果个较小,各组织部位生长旺盛,源器官及自身同化产物足以供果实发育,从而促进初生营养转化为酚类次生代谢物,使幼果期青皮总酚、总黄酮含量较高。果实发育过程中,遮光虽然导致了微域环境(温、湿度等)的变化(张建光等2005),但处理组与对照组的酚类物质变化规律一致,整个发育阶段遮光处理的酚类物质含量低于对照,与‘莱阳’茌梨和‘富士’苹果酚类物质的研究结果一致(鞠志国等1993;郝燕燕等2004)。核桃果实膨大期以细胞数增多和碳水化合物积累为主,而此阶段总酚、总黄酮含量急剧下降,遮光与对照的差异最大值相应出现,说明此期是酚类物质合成的关键时期,对光照条件最为敏感。单体酚也与发育时期密切相关,咖啡酸和阿魏酸主要存在于发育初期,遮光处理对其合成影响明显,周君等(2009)在‘晚蜜’桃研究也发现类似规律,酚酸类和黄烷-3-醇类物质在果实发育过程中含量降低,这两种物质对前期遮光最敏感,与果实酚类物质的积累特征有关,前期多合成积累酚酸类中间产物,后期则以类黄酮、木质素和花色苷等代谢支路为主,故而遮光对果实发育前期酚酸类物质影响较大。儿茶素和没食子酸是遮光处理后整个发育时期均显著低于对照的单体酚,差异最大值分别出现在花后60和90 d,与总酚、总黄酮含量的变化规律相吻合,也表现出较强的果实发育早期影响效应。胡桃醌是核桃青皮的特征活性物质,随着果实发育含量升高,在硬核期含量最高,随后保持较高含量直至果实成熟,遮光会明显提高胡桃醌含量,幼果期(花后35 d)和硬壳期(花后90 d)效果尤为明显。因此,在核桃生产栽培中,可通过适当遮光提高青皮胡桃醌含量,但是否会影响坚果品质有待进一步研究。图4 青皮酚类物质合成酶活性
【参考文献】：
期刊论文
[1]新中国果树科学研究70年——核桃[J]. 马庆国,乐佳兴,宋晓波,周晔,裴东. 果树学报. 2019(10)
[2]青龙衣化学成分及生物活性研究进展[J]. 沈广志,杨爱华,邹桂华. 实验室科学. 2018(06)
[3]遮光对刺梨果实As A含量及其合成基因表达的影响[J]. 罗丽华,张雪,鲁敏,安华明. 分子植物育种. 2018(21)
[4]核桃青皮作为植物源农药的研究进展[J]. 刘靖,何敏,宋娜,杨霞. 农业灾害研究. 2018(06)
[5]光照强度对成熟红颜草莓果实着色和花青素生物合成的影响及可能的分子机制[J]. 邵婉璐,李月灵,高松,李钧敏,梁宗锁. 植物研究. 2018(05)
[6]套袋对‘秋雪’桃果实品质及花青素合成相关基因表达的影响[J]. 何平,李林光,王海波,常源升. 植物生理学报. 2018(02)
[7]光照对植物花色素苷生物合成的调控及机制[J]. 魏永赞,李伟才,董晨,王弋,郑雪文. 植物生理学报. 2017(09)
[8]光照对荔枝果实着色和花色素苷生物合成影响的分子机制研究[J]. 魏永赞,胡福初,郑雪文,石胜友,董晨,王弋,李伟才. 园艺学报. 2017(07)
[9]核桃硬壳发育期内果皮木质素与相关酶活性的变化[J]. 文菁,赵书岗,王红霞,张志华,李夕勃. 园艺学报. 2015(11)
[10]套袋对梨果皮AsA积累和相关酶活性的影响[J]. 秦安,张虎平,陶书田,吴巨友,张绍铃. 果树学报. 2015(04)
硕士论文
[1]铁核桃多酚类物质含量与抗氧化活性、代谢相关酶活性的关系[D]. 史斌斌.贵州大学 2017
本文编号：3212267
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