砂梨果实山梨醇积累特点与关键基因分析

发布时间：2017-05-10 22:12

  本文关键词：砂梨果实山梨醇积累特点与关键基因分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：山梨醇是梨果实重要品质组分之一,有报道表明果实水心病(watercore)与山梨醇含量或转运异常有密切联系。本研究以早熟砂梨(Pyrus pyrifolia Nakai)新品种‘翠玉’和主栽品种‘翠冠’为试材,在分析了果实套袋、大棚促成栽培等措施,以及采后贮藏条件下果实山梨醇及其它可溶性糖含量变化的基础上,重点从全基因组水平研究了山梨醇脱氢酶(SDH)与山梨醇转运蛋白(SOT)基因家族成员结构特点及在果实糖分积累中的作用。应用RNA-Seq技术对水心病感病品种‘中梨4号’果实水心病组织与非水心病组织的相关基因转录差异进行了对比分析。主要结果如下：1.山梨醇占‘翠冠’和‘翠玉’梨幼果果实可溶性糖的50%以上,在成熟果实中占30%以上。套黑色双层纸袋处理显著降低了‘翠冠’梨果实的山梨醇含量,但对“翠玉”梨无明显影响。套黑色无纺布袋处理增加了两品种果实的山梨醇含量,葡萄糖和果糖也有所增加,蔗糖含量则显著下降。套白色无纺布袋处理对‘翠冠’梨山梨醇含量无明显影响,但显著降低了‘翠玉’梨的山梨醇含量。大棚栽培内果实葡萄糖、果糖含量在发育期间始终高于露地对照,峰值出现时间无差异,但山梨醇积累峰值出现延后现象。25℃贮藏期间两品种果实的葡萄糖和果糖含量快速上升,山梨醇含量快速下降,但蔗糖含量在‘翠冠’中呈下降趋势,在‘翠玉’中呈上升趋势。4℃贮藏期间两品种葡萄糖和果糖含量都呈持续上升趋势,蔗糖含量呈缓慢下降趋势,山梨醇含量无明显变化。综合考虑其它品质指标后建议在‘翠冠’和‘翠玉’梨生产上分别使用白色无纺布袋和黑色无纺布袋； ‘翠冠’与‘翠玉’梨果实的最长贮藏期分别为30 d和50 d左右。2.从‘翠玉’梨果实中共鉴定出14个Ppy SDH成员和22个PpySOT家族成员,其中有6个PpySDH成员(PpySDH2, PpySDH4, PpySDH8, PpySDH12, PpySDH13和PpySDH14)的表达丰度之和占SDH基因总表达量的96%以上,有10个PpySOT成员(PpySOT2、PpySOT3、PpySOT4、PpySOT8、PpySOT10、PpySOT25、PpySOT26、PpySOT28、PpySOT32和PpySOT33)的表达量之和占SOT基因总表达量的92%。PpySDH成员在功能叶的叶柄表达最强,在成熟果实中起主要作用的是PpySDH2、PpySDH4和PpySDH14。'翠冠’果实中PpySDHs相对表达丰度显著高于‘翠玉’,推测是形成两品种果实可溶性糖组分含量与比例差异的重要原因。PpySOT8在所有组织和器官中都有不同程度表达,PpySOT26仅在幼叶中有一定表达。在果实发育期间PpySOT2、PpySOT8、PpySOT10/28和PpySOT33相对表达丰度与果实山梨醇积累呈现良好相关性。4℃贮藏期间果实山梨醇含量趋于下降,与PpySOT3、PpySOT4、PpySOT8、PpySOT25、PpySOT32和PpySOT33等6个成员表达上调相关。3.‘中梨4号’果实于盛花后第100 d时开始出现水心病发病症状,GA3+7处理果实在盛花后第75 d即出现发病症状。发病果实健康部位的山梨醇含量无明显差异,蔗糖含量高于发病部位,葡萄糖和果糖含量低于发病部位。RNA-Se q测序结果表明全部PpySOT基因家族成员在水心病健康部位与发病部位的相对表达丰度无差异,有3个PpySDH基因家族成员的表达活性在发病部位受到显著抑制。在水心病健康部位和发病部位间共有1,016条差异表达基因,其中有848条上调表达、168条下调表达；GA处理后的健康部位和发病部位间共有934条差异表达基因,其中828条上调表达、106条下调表达。EGG pathway富集分析结果表明这些差异基因分布在60多条代谢途径中,其中在糖酵解／糖异生、酪氨酸和脂肪酸代谢这3条途径中有显著富集。蛋白质互作分析结果显示互作基因主要来自于糖酵解／糖异生途径中的差异基因。
【关键词】：砂梨 山梨醇 果实品质 转录组测序 山梨醇脱氢酶(SDH) 山梨醇转运蛋白(SOT) 水心病
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S661.2
【目录】：

• 致谢6-8
• 摘要8-10
• Abstract10-16
• 缩略语表16-18
• 1. 绪论18-26
• 1.1 山梨醇概述18
• 1.2 山梨醇是果实品质的重要组分18-19
• 1.3 山梨醇的运输与代谢19-22
• 1.3.1 山梨醇运输19-21
• 1.3.2 山梨醇代谢21-22
• 1.4 山梨醇与水心病间的关系22-24
• 1.5 本研究目标24-26
• 2. ‘翠冠’与‘翠玉’梨果实发育与贮藏期间糖积累及其调控26-44
• 2.1 材料与方法26-29
• 2.1.1 实验材料26-27
• 2.1.2 套袋处理27
• 2.1.3 大棚栽培27
• 2.1.4 4℃贮藏实验27-28
• 2.1.5 环境温、湿度采集28
• 2.1.6 可溶性固形物、可滴定酸、失重率、果肉硬度测定28
• 2.1.7 可溶性糖组分的HPLC测定28-29
• 2.2 结果与分析29-40
• 2.2.1 套袋对梨果实糖积累的影响29-33
• 2.2.2 大棚栽培对果实糖积累的影响33-36
• 2.2.3 贮藏条件对果实糖积累的影响36-40
• 2.3 讨论40-42
• 2.3.1 果实套袋对糖积累的影响40-41
• 2.3.2 大棚栽培对糖积累的影响41-42
• 2.3.3 贮藏期间的糖分变化42
• 2.4 本章小结42-44
• 3. 砂梨果实山梨醇转运与代谢关键基因家族成员鉴定与表达模式分析44-73
• 3.1 材料与方法45-48
• 3.1.1 实验材料45-46
• 3.1.2 可溶性固形物含量与果实硬度测定46
• 3.1.3 可溶性糖组分的HPLC检测46
• 3.1.4 RNA提取及RNA-Seq测序46
• 3.1.5 测序数据质控与拼接46-47
• 3.1.6 Unigene基因检索及一级结构差异分析47
• 3.1.7 差异基因的GO富集与KEGG通路分析47
• 3.1.8 SOT与SDH基因家族成员序列分析与进化树构建47-48
• 3.1.9 特异引物设计与qRT-PCR检测48
• 3.2 结果与分析48-69
• 3.2.1 转录组质量检测与组装48-53
• 3.2.2 砂梨果实中的SDH基因家族成员及其表达模式53-62
• 3.2.3 砂梨果实中的SOT基因家族成员及其表达模式62-69
• 3.3 讨论69-71
• 3.3.1 PpySDH基因家族成员表达与果实糖积累69-70
• 3.3.2 PpySOT基因家族成员表达与果实糖积累70-71
• 3.4 本章小结71-73
• 4. ‘中梨4号’梨果实水心病组织与非水心病组织的转录对比分析73-93
• 4.1 实验材料与方法73-75
• 4.1.1 实验材料73
• 4.1.2 GA处理73-74
• 4.1.3 糖组分的HPLC测定74
• 4.1.4 水心病发病动态统计74
• 4.1.5 PpySOT基因家族成员的qRT-PCR分析74
• 4.1.6 水心病转录组的高通量RNA-Seq测序74-75
• 4.1.7 差异基因与蛋白质互作分析75
• 4.2 结果与分析75-90
• 4.2.1 水心病发展动态及果实糖含量分析75-78
• 4.2.2 PpySOT家族成员在水心病果实中的qRT-PCR检测78-79
• 4.2.3 水心病RNA-Seq分析79-90
• 4.3 讨论90-92
• 4.4 本章小结92-93
• 5. 总结与展望93-94
• 5.1 总结93
• 5.2 展望93-94
• 参考文献94-104
• 攻读博士学位期间主要的研究成果104
• 基金项目104

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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1 梁东;苹果山梨醇代谢相关基因的分子特性研究[D];西北农林科技大学;2010年

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本文编号：355602