红肉苹果酚类代谢及其对逆境的响应研究

发布时间：2017-06-23 20:01

  本文关键词：红肉苹果酚类代谢及其对逆境的响应研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：酚类物质具有很强的抗氧化能力,能够有效的减少人体中的氧化伤害。苹果是酚类物质含量较高的果树之一。苹果颜色是苹果品质的一个重要因素,红肉苹果由于其高含量的花青素而受到研究者们越来越多的关注。为了充分证明其酚类组成和强抗氧化能力,本研究对红肉苹果及非红肉品种进行了分析比较。为进一步理解红肉苹果的果肉中花青素积累的分子机制,我们分别研究了不同发育期及套袋处理对红肉苹果花青素含量及相关基因表达水平的影响。另外,酚类物质与植物的逆境响应存在密切关系,但研究较少。本研究选用红肉苹果和非红肉品种为材料,分别研究了苹果叶片在干旱,盐、温度等非生物胁迫下酚类物质的代谢变化,其目的是为酚类物质与苹果抗逆的关系研究提供理论依据。主要研究结果如下:1.红肉苹果果肉中的酚类物质含量(总酚、总黄酮,总黄烷醇,总花青素)和抗氧化能力均高于非红肉品种。红肉苹果与非红肉品种的黄酮组成比例也有明显差别,红肉苹果以花青素和黄烷醇为主,而非红肉品种以黄酮醇和黄烷醇为主。在红肉品种中,美国品种‘Roberts Crab’的总酚,总黄酮,总花青素及抗氧化能力均高于其他三个新疆品种,而‘夏红肉’大部分指标含量最低。HPLC测定结果表明,不同品种之间的单酚含量差异较大。‘Roberts Crab’中花色素-3-半乳糖苷,根皮苷,表儿茶素和儿茶素含量最高,而‘红肉果’的绿原酸,原花青素B1和原花青素B2含量最高。体外抗氧化试验表明,总花青素含量与抗氧化能力显著相关。以上结果表明,由于其较高的酚类物质含量及抗氧化能力,红肉苹果具有良好的应用价值。2.果实发育过程中,两个红肉品种果肉的花青素积累规律是不同的。‘夏红肉’初期含量极高,之后持续下降,成熟前再次增长。而‘红勋1号’初期含量较低,之后持续增长,在Stage 4出现峰值,成熟前显著下降。红肉苹果花青素合成途径的基因表达水平明显高于非红肉品种,尤其是在果肉中。MYB10的表达水平在红肉与非红肉品种之间存在极其显著的差异,与花青素的积累密切相关。而b HLH3和b HLH33的表达水平在红肉与非红肉品种之间未见差异,进一步证实了前人关于MYB在MYB-b HLH-WD40转录复合体中起首要作用的观点。3.红肉苹果果肉中的花青素含量在套袋处理后显著降低,摘袋后又部分的恢复。表达水平的分析表明,除‘红勋1号’的F3H外,大多数的花青素合成基因在摘袋后表达水平增加。MYB10是红肉苹果着色过程中起关键作用的转录因子,尤其是在果肉中。以上结果表明,摘袋后红肉苹果果肉中花青素的积累是光响应的MYB10与花青素合成基因共同作用的结果。4.两个红肉品种在长期干旱胁迫下的含水量、光合速率及抗氧化能力均与耐旱品种‘秦冠’持平甚至更高,活性氧水平较低,与不耐旱品种‘富士’差别显著,说明其抗旱能力较强,属于耐旱品种。长期干旱胁迫条件下,红肉苹果叶片中花青素含量明显减少,所有品种的总酚含量均显著下降。其中,根皮苷,黄酮醇类物质的变化与花青素类似,也显著下降,而绿原酸的积累量明显增加。转录水平分析表明,包括PAL、CHS、F3H、DFR、ANS、ENRL-3、ANR在内的大部分基因的表达水平出现下调,而HCT、FLS、MYB10则出现上调。短期干旱胁迫条件下,红肉苹果叶片中花青素含量的变化趋势为先增后减,根皮苷,黄酮醇类物质的变化也与花青素相似,均为先增后减,而绿原酸含量则持续上升。多数基因水平出现明显上调,后期仍保持远高于初期的表达水平,PPO表达水平也显著地提高。这表明,短期干旱中,随着表达水平的增加,降解也在加剧,降解或许是酚类物质下降的另一个重要原因。5.苹果叶片中的酚类物质在盐、温度等胁迫下均发生了显著的代谢变化,部分酚类物质在逆境胁迫后显著提高,可能与活性氧的大量产生有关。除高温胁迫外,花青素、原花青素B1及绿原酸是胁迫处理后苹果叶片中含量显著增加的酚类物质,可能作为抗氧化物质参与体内活性氧清除的过程。而根皮苷及黄酮醇类物质则在多数胁迫处理后显著下降。转录水平的分析表明,大部分相关合成基因的表达水平显著上调,其中CHS的上调幅度在多数胁迫中最为显著,可能与逆境调控有密切关系。
【关键词】：红肉苹果 酚类物质 花青素 基因表达 逆境
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S661.1
【目录】：

• 摘要5-7
• 英文摘要7-13
• 第一章 文献综述13-23
• 1.1 苹果酚类物质概述13-14
• 1.1.1 苹果酚类物质与健康13-14
• 1.1.2 苹果酚类物质含量及其影响因素14
• 1.2 苹果酚类物质合成途径研究进展14-18
• 1.2.1 花青素合成相关基因14-16
• 1.2.2 其他酚类物质合成相关基因16-18
• 1.3 红肉苹果研究进展18
• 1.4 酚类物质与逆境胁迫研究进展18-21
• 1.4.1 紫外及强光胁迫19
• 1.4.2 干旱及盐胁迫19-20
• 1.4.3 低温及高温胁迫20-21
• 1.4.4 其他胁迫21
• 1.5 本研究的目的和意义21-23
• 第二章 红肉苹果果实的酚类物质含量及抗氧化能力分析23-36
• 2.1 材料与方法23-26
• 2.1.1 试验材料23-24
• 2.1.2 酚类物质的提取24
• 2.1.3 光度法测定酚类含量24-25
• 2.1.3.1 总酚的测定24
• 2.1.3.2 总黄酮的测定24-25
• 2.1.3.3 总黄烷醇的测定25
• 2.1.3.4 总花青素的测定25
• 2.1.4 抗氧化能力的测定25
• 2.1.4.1 DPPH25
• 2.1.4.2 ABTS25
• 2.1.4.3 FRAP25
• 2.1.5 HPLC测定酚类物质含量25-26
• 2.1.6 数据分析26
• 2.2 结果与分析26-34
• 2.2.1 总酚，，总黄酮，总黄烷醇，总花青素含量比较26-32
• 2.2.2 单酚的HPLC测定32-33
• 2.2.3 抗氧化能力测定33-34
• 2.2.4 相关性分析34
• 2.3 讨论34-36
• 第三章 红肉苹果果实发育过程中酚类物质变化及花青素合成基因的表达分析36-47
• 3.1 材料与方法36-37
• 3.1.1 试验材料36
• 3.1.2 HPLC测定酚类物质含量36
• 3.1.3 相关合成基因的qRT-PCR分析36-37
• 3.1.4 数据分析37
• 3.2 结果与分析37-45
• 3.2.1 果实发育过程中酚类物质的变化37-40
• 3.2.2 果实发育过程中花青素合成相关基因的表达变化40-45
• 3.3 讨论45-47
• 第四章 套袋对红肉苹果酚类物质和花青素合成相关基因的影响47-60
• 4.1 材料和方法47-48
• 4.1.1 试验材料47
• 4.1.2 HPLC测定酚类物质含量47
• 4.1.3 相关合成基因的q RT-PCR分析47
• 4.1.4 数据分析47-48
• 4.2 结果与分析48-58
• 4.2.1 套袋对酚类物质含量的影响48-56
• 4.2.2 套袋对相关合成基因表达水平的影响56-58
• 4.3 讨论58-60
• 第五章 干旱胁迫对苹果叶片酚类物质代谢的影响60-78
• 5.1 材料与方法60-62
• 5.1.1 试验材料60-61
• 5.1.2 生长指标的测量61
• 5.1.3 光合速率的测定61
• 5.1.4 叶绿素含量的测定61
• 5.1.5 丙二醛含量和超氧阴离子含量的测定61
• 5.1.6 抗氧化能力的测定61
• 5.1.7 HPLC测定酚类物质含量61
• 5.1.8 相关基因的q RT-PCR分析61-62
• 5.1.9 数据分析62
• 5.2 结果与分析62-75
• 5.2.1 长期干旱胁迫下不同苹果品种的抗性比较及酚类代谢变化62-68
• 5.2.1.1 不同品种的生长指标比较62
• 5.2.1.2 不同品种的生理指标比较62-63
• 5.2.1.3 不同品种的抗氧化能力比较63-64
• 5.2.1.4 不同品种的酚类物质含量比较64-67
• 5.2.1.5 不同品种的相关基因表达水平比较67-68
• 5.2.2 短期干旱胁迫下不同苹果品种的酚类代谢变化及相关基因的表达分析68-75
• 5.2.2.1 不同品种的含水量变化68-69
• 5.2.2.2 不同品种的酚类物质含量变化69-73
• 5.2.2.3 不同品种的相关基因表达水平变化73-75
• 5.3 讨论75-78
• 第六章 盐及温度等胁迫下苹果叶片中酚类物质含量及相关合成基因的变化78-88
• 6.1 材料与方法78-79
• 6.1.1 试验材料78
• 6.1.2 HPLC测定酚类物质含量78
• 6.1.3 相关合成基因的q RT-PCR分析78-79
• 6.1.4 数据分析79
• 6.2 结果与分析79-85
• 6.2.1 对酚类物质含量的影响79-83
• 6.2.2 对相关合成基因表达水平的影响83-85
• 6.3 讨论85-88
• 结论88-89
• 参考文献89-99
• 缩略词99-101
• 致谢101-102
• 作者简介102

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王思新,刘杰超,焦中高,张顺妮,杨丽;苹果中多酚物质及其在果实发育过程中的变化[J];果树学报;2003年06期

2 Yun JIAO;Rui-juan MA;Zhi-jun SHEN;Juan YAN;Ming-liang YU;;两个红肉桃品种果实发育期花色素苷合成与分子调控研究(英文)[J];Journal of Zhejiang University-Science B(Biomedicine & Biotechnology);2014年09期

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1 孙协平;苹果不同砧穗组合苗期水分利用效率的评价[D];西北农林科技大学;2013年

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本文编号：476103