论文部分内容阅读
果实中香气和糖分的种类和含量的多少,直接影响果实的风味品质和商品价值。果实香气受遗传、逆境胁迫及信号调节等控制;果实糖转运体对果实糖代谢有着重要影响。研究果实香气组成和主要糖类(果糖)的转运机制,对进一步探究果实风味物质的共性及特殊性,指导以改良果实风味品质,具科学价值和应用价值。一、实验以香气明显,且被初步研究归为白梨系统的安徽地方梨香面梨和木头酥为试材,以香味较淡栽培面积最大的砀山酥梨(Pyrus bretschneideri Rehd.)和香味浓郁的南果梨(Pyrus ussuriensis Maxim.)为对照,采用顶空固相微萃取(headspace solid-phase microextraction,HS-SPME)和静态顶空(static headspace)以及气相色谱-质谱法(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)的分析方法,系统研究了四种梨的整果及其果皮、果肉和果核中挥发性香气物质的组分和含量,结合香气阈值和感官性状,分析了两种地方梨的香气特征、代谢谱和生物合成途径。结果表明:1、香面梨、木头酥、砀山酥梨和南果梨全果中检测到挥发性物质分别为11种、14种、7种和25种,归属酯类、萜类、醇类、烃类和其他类物质;四种梨香气活性值总和(Odor Active Value,OAV>1)的大小顺序为南果梨(275.15)>香面梨(118.667)>木头酥(98.912)>砀山酥梨(49.83)。香面梨和木头酥全果中酯类物质为主要挥发性物质,主要由脂氧合酶途径和莽草酸途径产生;其次为萜类物质,其代谢途径为MEP和MVA途径。香面梨的香气特征为苹果香;木头酥的香气特征为苹果香皮香和香草香。由于二者OAV值主要由酯类物质提供(分别占总量的97.86%和97.37%),我们定义它们为“酯香型”。鉴于香面梨和木头酥香气较高,可作为提高白梨香气育种的亲本材料。2、香面梨果肉、果皮和果核中分别检测到8种、9种和7种物质;木头酥果肉、果皮和果核中分别检测到10种、4种和8种物质。两种梨不同部位中,挥发性物质归属为醇类、酯类、烃类和其他类物质。四种梨果肉中挥发性物质总量的大小顺序为香面梨(2240.74μgkg-1 FW)>南果梨(1882.39μgkg-1 FW)>木头酥(1307.76μgkg-1 FW)>砀山酥梨(487.64μgkg-1 FW);果皮中挥发性物质总量的大小顺序为南果梨(2515.68,μgkg-1 FW)>香面梨(1583.68μgkg-1 FW)>砀山酥梨(718.46μgkg-1 FW)>木头酥(225.48μgkg-1 FW);果核中挥发性物质总量的大小顺序为木头酥(1227.97μgkg-1FW)>南果梨(1060.4μgkg-1 FW)>香面梨(741.86μgkg-1 FW)>砀山酥梨(45.63μgkg-1fw)。香面梨和木头酥果肉、果皮和果核中主要挥发性物质为醇类,主要来自adh途径。3、基于挥发性物质含量和oav(oav>1)的正交偏最小二乘法(orthogonalpartialleast-squaresdiscriminantanalysis,opls-da)分析结果表明,四种梨不同部位的挥发性香气物质均具有很好的分离性和重现性。香面梨、木头酥和砀山酥梨挥发性香气物质在组分和含量上较为接近。vip(variablesofimportance)结果显示,“己酸乙酯”是四种梨全果和果皮中香气差异贡献最大的物质。4、实验分别采用r语言中heatmap.2程序,opls-da多重比较,分别分析了四种梨全果、果肉、果皮和果核中挥发性物质的聚类关系。结果表明,香面梨、木头酥和砀山酥梨亲缘关系较近,而与南果梨亲缘关系较远。砀山酥梨是典型的中国白梨;前人研究认为,香面梨与白梨亲缘关系较近,木头酥与白梨和麻梨亲缘关系较近。结合我们的对其挥发性物质的聚类结果可初步认为,香面梨和木头酥极有可能归属于白梨系统。二、实验以丰香和红颜草莓为试材,通过基因组同源性比对和实时荧光定量pcr(qrt-pcr)初步研究了草莓果实可能的果糖转运体,筛选出重要基因,并构建表达载体转化草莓外植体。结果表明:1、据拟南芥多元醇/单糖转运体1(atpmt1)被报道主要负责木糖醇和果糖的跨膜转运,以及单糖转运体具有高度同源性,本研究以atpmt1为模板,与草莓基因组(http://www.strawberrygenome.org/)比对分析后,获得13条疑似果糖转运体基因。2、在草莓不同发育阶段的叶片、花和果实中对获得的13条基因定量分析发现:g-31477与果实中果糖的代谢呈现明显正相关,而g-20355在果实中表达明显高于叶片和花中,故筛得二者为候选基因。3、以红颜草莓cdna为模板,克隆得到基因g-31477的全长(其中cds的长度为2562bp、该基因编码854个氨基酸)。通过kpni和xbai位点将该基因成功连入载体pcambia2300,并转化至根癌农杆菌gv3101。4、分别采用了瞬时表达、酵母表达和遗传转化的方式验证了基因功能。结果表明,采用瞬时侵染的方式果糖提高了3.82%、木糖提高了3.07%、葡萄糖提高了1.22%、半乳糖提高了2.55%、甘露糖提高了2.07%;采用酵母表达的方式,含有糖转运蛋白基因的质粒可将培养基中的单糖(果糖、葡萄糖和甘露糖、半乳糖)转运给酵母菌使其成活。以上结果充分表明,基因g-31477具有转运单糖的特性。采用已构建的质粒转化草莓叶片,经优化筛选出6ba(3mgl-1)+iba(0.2mgl-1)激素处理,为草莓遗传转化诱导愈伤组织比较理想的组合。