桃果实结合态芳樟醇形成相关的UGT基因家族成员鉴别与调控研究

发布时间：2020-08-23 22:24

【摘要】：芳香物质以游离态和结合态两种形式存在。结合态芳香物质不具有挥发性,主要是通过糖基转移酶UGT催化游离态物质的糖基化反应形成。芳樟醇是桃等果实芳香品质形成的重要物质基础。理解结合态芳樟醇的形成对于了解及改善芳香品质具有重要意义。本文以桃果实为研究材料,开展结合态芳樟醇形成相关UGT基因的鉴别和调控研究。主要结果如下:1、利用植物UGT基因家族的PSPG-box特征结构域鉴定出了 168个桃UGT基因家族成员。根据进化树聚类分析,桃UGT可以分为16组,以G组数量最多(34个)。桃UGT基因家族成员不均匀分布在8条染色体上。共有96个UGT含有内含子序列,其中1-5(5号内含子)具有高度保守性。基于RNA-seq的转录组测序显示UGT在桃不同组织和发育阶段具有不同表达模式。UV-B处理诱导了UGT基因家族65个成员(39%)表达,抑制了 24个UGT(14%)的表达。2、鉴别出了桃果实26种结合态芳香物质,其中结合态芳樟醇是含量最为丰富的萜类芳香物质。在桃果实中,30%的芳樟醇以结合态形式存在。随着果实成熟,结合态芳樟醇含量呈现增加趋势。外源乙烯处理桃果实后,结合态芳樟醇含量显著增加;UV-B照射则显著抑制结合态芳樟醇积累。3、鉴别出了结合态芳樟醇生物合成相关的UGT家族成员PpUGT85A2。通过桃果实结合态芳樟醇含量与UGT基因家族成员转录水平的相关性分析,发现PpUGT85A2表达与结合态芳樟醇含量呈显著正相关。这种正相关性在不同品种桃果实,及乙烯、水杨酸和UV-B处理果实中也得到了重复。采用游离态芳樟醇为底物处理桃叶片显著促进了PpUGT85A2表达和结合态芳樟醇含量增加。体外重组蛋白PpUGT85A2能以UDP-葡萄糖为糖供体,以芳樟醇为底物,催化形成结合态芳樟醇。基于桃果实的同源瞬时过表达及异源拟南芥和烟草的稳定转基因技术,发现PpUGT85A2在植物体内过表达显著增加了结合态芳樟醇含量。4、筛选出了可以转录激活PpUGT85A2的转录因子PpNAC8。基于转录组数据开展了桃果实成熟过程中PpUGT85A2和转录因子表达的相关性分析,发现19个候选转录因子,包括NAC、WRKC、ERF等基因家族成员。利用烟草双荧光素酶体系开展转录调控效应分析,发现PpNAC8可显著激活PpUGT85A2启动子转录,初步揭示了桃果实成熟过程中结合态芳樟醇形成的转录调控机制。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S662.1
【图文】：

示意图,芳香物质,游离态,结合态

定出超过１７００种物质（Ｓｏｎｇ等，２０１８）。这些芳香物质在果实等植物可食逡逑用部分具有重要作用，它们是风味品质形成的物质基础，进而影响消费者喜逡逑好。芳香物质通常以两种形式存在：一种是具有挥发性的游离态形式，它们逡逑主要通过ＭＥＰ途径、ＭＶＡ途径、ＬＯＸ途径、莽草酸途径和氨基酸分解代谢逡逑等生物合成途径产生；另一种是结合态形式的芳香物质，不具有挥发性（图逡逑１．１）。它们由游离态的芳香物质通过与糖基结合，形成糖苷键并贮存在液泡逡逑内。在植物生长发育过程或受到外界刺激时，会被酸解或被糖苷水解酶催逡逑化，使糖苷键断裂，分解为具有挥发性的游离态形式进而释放，发挥其生物逡逑功能。由于人们感受到的香味强弱不仅取决于芳香物质合成的多少，还与这逡逑些物质的存在形态密切相关。由于结合态芳香物质具有非挥发性的特殊性逡逑质，直到１９６９年首次在玫瑰花瓣中检测到糖苷形式的单萜醇，才开始了结合逡逑态芳香物质的研究（Ｆｒａｎｃｉｓ和Ａｌｌｃｏｃｋ，邋１９６９）。作为隐藏的芳香物质，结合逡逑态芳香物质近年来受到了越来越多的研究，颇引人注意（Ｓｏｎｇ等，２０１８）。逡逑

结构图,糖苷配基,芳香物质,结合态

主要包括：萜烯醇类物质、苯丙烷类衍生物、Ｃ６醇类物质以及带有羟基的酯类逡逑物质等（范刚等，２０１０）。其中的萜烯醇类物质包括单萜醇（如芳樟醇、香叶逡逑醇、萜品醇等）和倍半萜醇（图１．２），它们通常为果实提供果香型香味，对逡逑于风味品质具有重要贡献；苯丙烷类衍生物是指由莽草酸途径产生的带有羟基逡逑的苯环类化合物，如苯甲醇、苯乙醇、丁子香酚等；Ｃ６醇类物质主要为正己醇、逡逑２－己烯醇、３－己烯醇等；而３－羟基己酸甲酯、３－羟基己酸乙酯等则属于带羟基逡逑的酯类物质。此外，一些杂环类化合物如呋喃酮等，也可作为糖苷配基；Ｃｕ逡逑降异戊二烯类化合物包括Ｐ－大马士酮和（３－紫罗兰酮等也可作为糖苷配基，它逡逑们是葡荀果实香气的重要物质，具有花果香味（孟楠等，２０１５）；还有一些醛逡逑类物质，如苯甲醛，可在Ｃ－Ｏ键发生糖基化，以糖苷形式（扁桃苷，Ａｍｙｇｄａｌｉｎ）逡逑存在于果仁和坚果中（Ｌｉ等，２０１０）。逡逑—＾邋ＯＨ逡逑芳樟醇逦香叶醇逦萜品醇逦苯甲醇逦２－苯乙醇逡逑ＯＨ邋０逡逑０邋ＯＨ逡逑３－羟基己酸甲酯３－羟基己酸乙酯逦１－正己醇逦２－己烯醇逦３－己烯醇逡逑呋喃酮逦Ｐ－紫罗兰酮逦Ｐ－大马士酮逦苯甲醛逦丁子香酚逡逑图１．２结合态芳香物质的糖苷配基结构图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．２邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ａｇｌｙｃｏｎｅ邋ｆｏｒ邋ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｅｄ邋ｖｏｌａｔｉｌｅｓ逡逑２逡逑

芳香物质,信号传递,结合态,植物

２００１）。因此，植物可通过糖基化来感知外源挥发性有机化合物，逡逑并将这些物质吸收到体内，在糖基转移酶的作用下，转化为非挥发性糖苷形式，逡逑从而提高自身的防御能力，以防食草动物从受伤的邻近植株转移（图１．４）。逡逑游离态芳香物质逦八逡逑、、、气逡逑丨：逦丨逦Ｉ逦１逡逑图１．４结合态芳香物质在植物间的信号传递逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．４邋Ｓｉｇｎａｌ邋ｔｒａｎｓｄｕｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｅｄ邋ｖｏｌａｔｉｌｅｓ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｐｌａｎｔｓ逡逑５逡逑

【参考文献】