辣椒果实中辣椒素生物合成相关物质及外源多胺调控的研究

发布时间：2017-06-08 01:12

  本文关键词：辣椒果实中辣椒素生物合成相关物质及外源多胺调控的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：辣椒素是辣椒的主要辣味成分,它不仅是评价辣椒果实的重要品质指标之一,同时在食品、医药、农业等领域有着广泛的用途,但由于其产量极低,国际市场非常紧俏。因此,对辣椒素的研究,尤其是如何提高辣椒素产量的研究成为热点和重点。目前,关于辣椒果实中辣椒素生物合成代谢规律的系统研究较少,且研究结果矛盾甚多,而在提高辣椒果实中辣椒素含量措施的研究方面,多集中于不同的栽培环境条件对辣椒果实中辣椒素合成的影响,环境条件是一个综合因子,调控手段难以实现。因此,本研究以辣椒为试材,从酶学、内源激素、合成中间物及竞争物等生理角度研究辣椒素在辣椒植物体内的形成变化与分布规律,以喷施外源多胺为处理手段,研究外源多胺对辣椒果实中辣椒素合成代谢的影响,以期为提高辣椒果实中辣椒素含量提供理论依据,并找到切实有效的提高辣椒素的具体措施。主要研究结果如下：1.本研究筛选出本试验条件下的辣椒素高效液相色谱测定法色谱条件为：Waters Nova-Pak(?) C18色谱柱(3.9mm×150mm,4μm);柱温35℃,检测波长281nm;流速1.0 mL.min-1,流动相A为乙腈,流动相B为0.1%(V/V)磷酸盐缓冲溶液。A：B=40：60(V/V),进样量25分L时,可以将样品中辣椒素和二氢辣椒素物质完全分离,相互间无干扰,具有重复率好等优点。2.辣椒果实中辣椒素积累特点本试验供试的农大40(甜椒)、沈椒4号(麻辣椒)、牛角椒L-10(辣椒)3个品种中,均检测到辣椒素,且3个供试辣椒品种的辣椒素仅在胎座和果肉中检测到,而且胎座中含量均高于果肉中,种子和叶片中,在整个果实发育期均未检测到。此外牛角椒L-10和沈椒4号中,整个果实发育期,辣椒素积累呈单峰变化,且积累峰分别在花后52d和44d,此期也是果实转红期。因此建议牛角椒L-10最佳采收时期在花后52d；沈椒4号的最佳在花后44d。采收过早,辣椒果实尚未发育完全,且辣椒素含量低,品质下降；采收过迟,产量虽高,但辣椒素含量下降,同时果实软化,品质下降。在供试辣椒品种牛角椒L-10中,辣椒果实在植株上的着生位置越高,果实中辣椒素含量越高。3.辣椒果实中辣椒素合成代谢相关酶与辣椒素积累的关系本试验以牛角椒为试材,结果表明,果肉和胎座中PAL酶活性和基因表达量呈单峰变化趋势,且高峰期(花后44d)早于辣椒素(花后52d),与辣椒素的积累呈显著正相关。Ca4H酶活性变化呈双峰变化,分别在花后36d和68d,而该酶基因表达量在花后44d最高,在早期,该酶与辣椒素的积累表现一定的促进作用。CS酶活性和基因表达量与同期辣椒素含量变化曲线几乎完全一致,其活性与辣椒素含量的积累呈极显著正相关性。由此明确了影响辣椒素合成的第一关键限速酶为CS,其次为PAL。辣椒果实中辣椒素的积累与POD活性变化呈显著负相关关系,而与PPO活性关系未达到显著水平。表明辣椒果实中POD参与了果实中辣椒素的降解。4.筛选出本试验条件下的简单酚类物质的高效液相检测体系：在280 nm紫外检测波长下,流动相为乙腈—1%乙酸水溶液=15：85((V/V)),柱温35℃,流速1.0 mL·min-1,进样量15μL,可以将样品中各待测酚类物质均能完全分离,相互间无干扰,具有重复率好等优点。5.辣椒素生物合成代谢中间物与辣椒素积累的关系在供试牛角椒L-10中,在辣椒素合成前期,检测到较高水平肉桂酸,香豆酸和香草醛,随辣椒果实的发育,其中肉桂酸含量逐渐下降,香豆酸和香草醛在果实发育中后期均未检测到,而阿魏酸仅在果实发育的52d-84d检测到。从总酚含量变化趋势看,在辣椒素合成前期总酚含量高,后期含量低。表明前期较高的简单酚类物质,能为辣椒素的积累提供大量的必要合成前体物。6.辣椒素生物合成竞争物与辣椒素积累的关系本试验结果表明：在供试牛角椒L-10中,木质素含量在果实发育过程中呈现高-低-高-低的变化趋势,且第二个积累峰滞后与辣椒素积累峰,进一步分析表明果实中木质素的积累与辣椒素的合成存在显著的负相关关系。辣椒果实中单宁含量变化在整个果实发育阶段处于波动状态,其含量变化趋势与辣椒素的积累变化趋势,未表现出一定的相关性；辣椒果实中类黄酮在果实发育过程中呈单峰变化趋势,其积累峰(花后60d)滞后于辣椒素积累峰(花后52d),而且与辣椒素的合成也存在显著负相关关系。蛋白质含量在辣椒果实发育期,随果实中蛋白质含量的增加,参与合成的酶量也增加,酶活性提高,从而促进辣椒果肉和胎座中辣椒素合成量增加,但与辣椒素的合成相关性不显著。由此推测,辣椒素的生物合成与木质素和类黄酮的合成存在竞争底物的关系,而与单宁和蛋白质的合成未表现出竞争关系。7.辣椒果实发育过程中内源激素与辣椒素积累的关系在供试牛角椒L-10果实中,IAA含量由较高值陡降时,有利于辣椒果实中辣椒素的合成。GA含量高不利于辣椒素合成。不同发育期ZR含量与辣椒素积累,并未表现出规律性关系。内源抑制类激素中,ETH含量峰早于辣椒果实中辣椒素含量高峰期,而ABA含量高峰与辣椒素积累峰同是在花后52d出现,有较高的一致性,由此推测,ABA可能在调控辣椒果实中辣椒素的合成起重要作用。通过激素平衡与辣椒素积累关系的分析,本试验证实较低的IAA/ABA和IAA/ETH有利于辣椒果实中辣椒素的形成。8.辣椒果实中辣椒素积累与生物合成代谢相关物质的关系本试验初步明确辣椒素积累与其生物合成代谢相关物的关系,在辣椒果实中辣椒素的合成过程中,早期较高含量的IAA和GA对应较低PAL和CS酶活性,随着果实发育,IAA和GA含量下降,PAL和CS酶活性和基因表达量提高,而简单酚类物质总量较高,这个阶段以简单酚类物质为前体物质的辣椒素含量也上升,也可能与POD酶活性较低有关,伴随辣椒素的合成,虽然木质素和类黄酮也有合成,但由于PPO酶活性较低,其含量维持较低水平,保证简单酚类前体物质在CS酶活性增加的情况下,辣椒素逐渐增加,随着果实发育成熟,ABA含量逐渐增加,诱导CS酶活性的增加,拮抗不利于辣椒素合成的激素如IAA和GA的影响,这些激素共同调节辣椒素合成关键酶活性,从而使辣椒果实中辣椒素积累达到最高。之后,PAL和CS酶活性及相关基因表达量下降,并维持较低的水平,由于次生代谢进入旺盛期,前体酚类物质含量也下降,而POD酶活性的上升,加速了辣椒素的降解,同时大量木质素和类黄酮的合成,与辣椒素的合成竞争前体酚类物质,从而使辣椒素含量下降。9.外源腐胺对辣椒果实中辣椒素生物合成调控机理本试验通过使用多胺生物合成关键酶ODC的抑制剂二氟甲基鸟氨酸(DFMO)抑制剂处理辣椒花朵,明确在辣椒开花当天,用0.1 mmol·L-1 Put喷施花朵,对辣椒果实中辣椒素积累有促进效应。其外源Put促进辣椒素积累的机理初步认为是,外源Put处理提高内源多胺含量,促进果实的生长,同时提高辣椒素合成途径关键酶CS和PAL活性和基因表达量,催化较多的简单酚类前体物向辣椒素转化而致。
【关键词】：辣椒 辣椒素 相关物 多胺 调控
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S641.3
【目录】：

• 中文摘要11-14
• 英文摘要14-18
• 前言18-32
• 第一章 辣椒果实中辣椒素积累特点及分布规律的研究32-40
• 1.1 材料与方法32-34
• 1.1.1 试验材料32-33
• 1.1.2 方法33-34
• 1.1.3 数据处理34
• 1.2 结果与分析34-39
• 1.2.1 辣椒素类物质色谱条件优化34-36
• 1.2.2 辣椒果实的生长发育进程36-37
• 1.2.3 辣椒果实中辣椒素积累特点与分布规律37-39
• 1.3 小结39-40
• 1.3.1 辣椒素高效液相色谱法测定条件39
• 1.3.2 辣椒果实中辣椒素积累特点和合成规律39-40
• 第二章 辣椒果实中辣椒素生物合成代谢相关酶的研究40-48
• 2.1 材料与方法40-44
• 2.1.1 试验材料40
• 2.1.2 方法40-44
• 2.1.3 数据处理44
• 2.2 结果与分析44-47
• 2.2.1 辣椒素生物合成代谢相关酶活性变化44-45
• 2.2.2 PAL、Ca4H和CSY1酶基因的表达45-46
• 2.2.3 辣椒素含量与合成代谢相关酶活性的相关性分析46-47
• 2.3 小结47-48
• 2.3.1 辣椒素生物合成代谢相关酶与辣椒素积累的关系47-48
• 第三章 辣椒素生物合成途径中相关物质变化的研究48-57
• 3.1 材料与方法48-50
• 3.1.1 试验材料48
• 3.1.2 方法48-50
• 3.1.3 数据处理50
• 3.2 结果与分析50-56
• 3.2.1 简单酚类物质高效液相检测体系的确定50-52
• 3.2.2 辣椒素生物合成中间物——简单酚类物质含量的变化52-53
• 3.2.3 可溶性总酚总量的变化53-54
• 3.2.4 辣椒素生物合成途径竞争物含量的变化54-56
• 3.3 小结56-57
• 3.3.1 简单酚类物质高效液相色谱法测定条件56
• 3.3.2 辣椒素生物合成中间代谢物含量与辣椒素积累的关系56
• 3.3.3 辣椒素生物合成途径竞争物含量与辣椒素积累的关系56-57
• 第四章 辣椒果实发育过程中内源激素含量变化的研究57-63
• 4.1 材料与方法57-58
• 4.1.1 试验材料57
• 4.1.2 方法57-58
• 4.1.3 数据处理58
• 4.2 结果与分析58-62
• 4.2.1 辣椒果实发育过程中内源激素的动态变化58-60
• 4.2.2 内源激素平衡的变化60-62
• 4.3 小结62-63
• 4.3.1 辣椒果实中内源激素含量与辣椒素积累的关系62
• 4.3.2 辣椒果实中内源激素平衡与辣椒素积累的关系62-63
• 第五章 外源多胺对辣椒果实中辣椒素生物合成代谢的调控研究63-78
• 5.1 材料与方法63-65
• 5.1.1 试验材料63
• 5.1.2 方法63-64
• 5.1.3 取样64
• 5.1.4 测定方法64-65
• 5.1.5 数据处理65
• 5.2 结果与分析65-76
• 5.2.1 Put和Spd对辣椒果实中辣椒素含量的影响65-66
• 5.2.2 不同喷施时期Put处理对辣椒果实中辣椒素含量的影响66
• 5.2.3 Put和DFMO处理对辣椒果实中辣椒素含量的影响66-68
• 5.2.4 Put和DFMO处理对辣椒素合成代谢相关酶的影响68-74
• 5.2.5 Put和DFMO处理对辣椒果实中内源多胺含量的影响74-75
• 5.2.6 对内源乙}r含量的影响75-76
• 5.2.7 Put和DFMO处理对辣椒果实中可溶性总酚含量的影响76
• 5.3 小结76-78
• 5.3.1 多胺种类及喷施适宜浓度和喷施适宜时期的筛选76-77
• 5.3.2 外源Put对辣椒素含量及合成相关酶活性和可溶性总酚含量的影响77
• 5.3.3 外源Put处理对辣椒果实中内源多胺和乙烯含量的影响77-78
• 讨论78-89
• 结论89-93
• 参考文献93-100
• 致谢100-101
• 攻读博士学位期间发表文章101

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 郭维明,盛爱武;梅花采后衰老的内源激素调节[J];北京林业大学学报;1999年02期

2 李晓灿;詹亚光;王晓东;刘英甜;李丹;荣令珍;范桂枝;;多胺对白桦悬浮细胞生长和三萜积累的影响[J];中草药;2013年04期

  本文关键词：辣椒果实中辣椒素生物合成相关物质及外源多胺调控的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：430900