果实的外观色泽是衡量其商品价值的重要指标之一。我国柑橘果实的成熟期大多集中在11月份左右,成熟期销售压力大。而一些特早熟或晚熟品种往往因成熟时着色不良而影响果实的商品价值。针对这一问题,生产上通过乙烯处理来影响果皮的外观色泽。目前关于果实色泽调控的机理仍不十分清楚。夏橙果实成熟期晚,生长周期长,一般在5月达到风味最佳状态,但常常在次年的2月份以后会发生返青现象,即果皮颜色部分变青,导致采收时着色不均,单个果实往往呈现黄绿相间的斑驳状。本研究以卡特夏橙为实验材料,从生理生化和转录水平研究了卡特夏橙果实成熟过程中果皮色泽变化的规律。主要研究结果如下:1.夏橙果实成熟发育过程中的表型变化。利用电镜观察有色层质体发育情况,结果显示随着果皮发育,有色层质体经历了从叶绿体向有色体再向叶绿体转变的过程。利用紫外分光光度计测色素含量,检测结果表明花后265天(DAF)时果皮的总叶绿素、叶绿素a、叶绿素b的含量降到最低,而总类胡萝卜素的含量达到最大值;265DAF之后,叶绿素的含量逐渐上升,而类胡萝卜素的含量显著下降。在成熟发育过程中,果实有色层的色差指数与果肉的成熟度不一致。综合以上结果,本研究将夏橙果皮成熟发育分为两个阶段:退绿阶段(Degreening)和返青阶段(Regreening)。2.夏橙果实成熟发育过程中的有色层初生代谢物的检测。退绿阶段,氨基酸、有机酸含量下降,糖含量上升;返青阶段,氨基酸、有机酸含量增加,糖含量下降。主要的氨基酸和有机酸分别是天冬氨酸和丁酸、苏糖酸、苹果酸、琥珀酸,主要的糖类是果糖、葡萄糖和蔗糖。以上结果表明蔗糖和还原性糖与促进脱绿和抑制返青密切相关,而有机酸和氨基酸的作用可能正好相反。3.夏橙果实发育过程中的叶绿素代谢相关基因的定量分析。退绿阶段,叶绿素合成上游基因(HEMA、GSA、HEMC、HEME1/2、HEMG1)的表达量增加,但叶绿素合成下游基因(CHLI1/2、CHLD、CRD1、PORB/C)的表达量显著下降,到返青阶段,叶绿素合成下游基因的表达量开始显著上升。另外,调节叶绿素a、b之间比例的基因CAO在发育前期处于较低水平,到返青阶段显著升高,且返青阶段的大部分叶绿素降解相关基因表达量增加。以上结果表明在返青阶段叶绿素的合成与降解均存在且处于活跃状态,且返青阶段叶绿体的形成可能与叶绿素a、b之间的转化有关。4.夏橙果实发育过程中的类胡萝卜素代谢相关基因的定量分析。在退绿阶段类胡萝卜素合成限速基因PSY上调表达,类胡萝卜素合成相关基因(HDS、PDS、LCY、HYD、ZEP、NCED2/3、CCD1/4a/4b)均上调表达;而在返青阶段,类胡萝卜素合成限速基因PSY下调表达,类胡萝卜素代谢相关基因(NCED2/3、CCD1/4a/4b、ZEP、HYD、HDR)下调表达。以上结果表明在退绿阶段,类胡萝卜素合成相关基因的上调表达导致类胡萝卜素的大量积累,到返青阶段,类胡萝卜素合成关键基因PSY下调表达、类胡萝卜素降解相关基因的上调表达导致类胡萝卜素含量下降。