羽裂山楂中软肉资源果实的软化机理研究

发布时间：2017-12-13 10:20

  本文关键词：羽裂山楂中软肉资源果实的软化机理研究

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【摘要】：果实成熟软化现象是一个复杂的与遗传有关的生物学过程,既影响果实的硬度,又影响果实的其它品质。目前我们对山楂果实的成熟软化现象了解较少。软肉3号与秋金星均保存于国家果树种质资源沈阳山楂圃,软肉3号果实随着生长发育果实变软,而秋金星果实在生长发育过程中一直保持着较硬的状态,并且软肉类型果实成熟时的抗虫性要远远高于硬肉类型果实,因此,我们选择这两种山楂资源为试材。本试验研究了软肉3号和秋金星生长发育过程中果实的超微结构、相关水解酶活性(PG、Gns、β-GAL等)、转录组测序与分析等方面的差异,为不同质地山楂果实的形成原因提供了证据。本研究主要结果如下:1.山楂果实果肉细胞的超微结构观察发现,果实发育中期Ⅱ软肉3号和秋金星果肉细胞的细胞壁结构比较完整,呈现明-暗-明结构,细胞质紧贴在细胞壁上,并且微纤丝排列紧密且颜色较深,中胶层颜色也较深;果实成熟时,软肉3号与秋金星果肉细胞的中胶层均发生显著的降解,秋金星果肉细胞的微纤丝排列紧密且颜色较深,而软肉3号果肉细胞的微纤丝排列松弛,部分已经降解且颜色较浅。认为山楂果实不同质地的形成是由微纤丝的降解程度不同引起的。2.对山楂果实的转录组测序结果进行分析,共获得46.72 Gb的clean data,2,182,914 contigs,199,204transcripts 以及 72,837 unigenes。共有 12,143、27,411、8,280、20,603、22,628、22,240 和 39,248 分别注释到 NR,Swiss-Prot,GO,COG,KOG,KEGG 和 Pfam数据库。共获得85条与细胞壁代谢相关的unigenes,并获得了半乳糖代谢等与果实软化相关的代谢途径。转录组测序所获得的数据可以为山楂果实成熟软化的深入研究提供数据支撑。3.对软肉3号与秋金星果实β-GAL(CpBGAL1)基因CDS进行克隆及相关生物信息学分析发现,两种资源的CpBGAL1基因CDS全长均为2196 bp,编码731个氨基酸,氨基酸序列均有信号肽,属于糖基水解酶第35家族中的一员,含有两个保守结构域—半乳糖凝集素以及糖基水解酶35;分析发现秋金星CpBGAL1保守区域第52和302位氨基酸发生突变。推测可能是由于秋金星果实CpBGAL1基因所编码的氨基酸序列的保守区域发生了氨基酸突变,导致蛋白质的结构与功能发生了改变。4.对山楂果实进行酶活性测定发现,在果实成熟软化初期,软肉果实β-Gal活性远远高于硬肉果实,并且在果实软化过程中软肉果实中β-Gal活性均高于硬肉果实,与荧光定量PCR结果相一致,由此认为β-Gal在山楂果实成熟软化初期起重要的作用;山楂果实成熟软化过程中硬肉果实PG活性高于软肉果实;软肉果实PL活性与硬肉果实差异较小,并且PL活性在软肉山楂果实中呈下降趋势,与荧光定量PCR结果相一致,由此认为PG和PL与不同质地山楂果实的形成原因无关;在山楂果实成熟软化过程中软肉果实Ffase与Gns活性远远高于硬肉果实,并且软肉山楂果实软化过程中Ffase与Gns活性迅速升高,与荧光定量PCR结果相一致,由此认为Ffase与Gns在山楂果实成熟软化过程中起重要作用。荧光定量PCR分析表明,在山楂果实成熟软化初期,软肉果实PE4表达量远远高于硬肉果实,并且在果实软化过程中软肉果实PE4表达量也高于硬肉果实,表明PE4在果实软化早期起作用;在山楂果实成熟软化过程中,软肉果实α-G4L,PE63与XTH表达量高于硬肉果实,而且它们的表达量在软肉山楂果实软化过程中呈上升趋势,由此认为α-GAL,PEA3,XT 参与山楂果实的成熟软化现象。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S661.5

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本文编号：1284791