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挥发性有机化合物作为一种重要的次生代谢物质,广泛参与植物各项生命活动,包括防御或者吸引昆虫、抵御病原微生物入侵、促进种子传播和植物繁殖。果实中释放的挥发性香气作为重要的感官品质,影响着消费者的喜好和商品的市场竞争力。近年来,育种者主要聚焦在果实产量、抗病性、果实着色而较少关注果实风味,从而减弱消费者购买苹果的欲望。植物中的芳香化合物合成途径已被广泛研究,其中脂氧合酶途径是成熟苹果酯类合成和挥发性香气成分的主要贡献者。目前关于果实香气化合物的转录调控主要集中在萜烯的生物合成上,而对于苹果酯类物质合成的调控机制研究较少。影响果实芳香物质积累的因素除了转录调控,还有一些环境因素,适度胁迫条件可以诱导果实产生次生代谢物质从而提高果实品质,如水分匮乏,会提高果实芳香物质的积累,然而关于胁迫介导香气物质积累的调控机制尚不清楚,同时关于苹果果实成熟过程中对脂氧合酶调控的研究少之又少。因此本研究以发育成熟期‘泰山早霞’为试材,通过基因表达差异筛选和相关性分析确定关键基因,并利用分子生物技术进行一系列功能验证,主要结果如下:1.伴随‘泰山早霞’果实发育成熟,乙烯大量释放,香气物质大量积累,Md LOX1a表达水平显著上调,利用相关性分析初步筛选出苹果酯类物质合成关键结构基因Md LOX1a。同时,发现不同苹果品种果实成熟期Md LOX1a表达水平、脂氧合酶活性及酯类物质含量变化趋势一致,相关性分析进一步确定Md LOX1a与果实酯类物质含量呈显著正相关,相关系数为0.7408,因此Md LOX1a可能参与苹果挥发性香气生物合成。2.将Md LOX1a在苹果‘王林’愈伤组织中过表达,利用气相色谱-质谱（GC-MS）分析,结果发现与野生型‘王林’愈伤组织相比,过表达Md LOX1a的‘王林’愈伤组织积累更多的脂肪酸衍生挥发物,同时相应的结构基因Md HPL1、Md ADH1、Md AAT1的表达水平极显著上调,因此可以确定Md LOX1a参与苹果挥发性芳香物质的积累;另外亚细胞定位发现Md LOX1a定位在烟草叶片细胞质中,进化树分析发现Md LOX1a属于9-LOXs。3.以Md LOX1a启动子为诱饵进行酵母单杂交筛库试验,鉴定出一个其上游的调控蛋白,与拟南芥At ASG1和马铃薯Sc ASG1具有很高的同源性,命名为ABIOTIC STRESS GENE1（ASG1）。接着将Md LOX1a启动子分段,碱基部分删除,进一步通过酵母单杂交及蛋白凝胶迁移实验（EMSA）确定Md ASG1的具体绑定片段为m6（ACGATTTTGTAC）。进行双荧光素酶报告试验,结果表明Md ASG1可以激活Md LOX1a的转录活性。4.利用实时荧光定量PCR测定‘泰山早霞’果实发育成熟期及不同苹果品种果实成熟期Md ASG1基因表达水平,将Md ASG1表达水平和酯类物质含量两组变量进行相关性分析,发现Md ASG1表达水平和酯类物质含量呈显著正相关,同时Md ASG1表达水平与Md LOX1a表达水平也表现出显著正相关关系。因此可以推测Md ASG1可能通过调控Md LOX1a表达参与香气物质合成。另外,亚细胞定位发现Md ASG1均匀分布在烟草叶片的细胞质及细胞核中。5.通过瞬时注射的方法,我们在‘乙女’苹果表皮中瞬时过表达Md ASG1,对注射部位进行q RT-PCR,结果发现Md ASG1的表达水平上调大约1倍,Md LOX1a表达水平也相应的上调大约5倍,其他香气合成相关结构基因Md HPL1、Md ADH1和Md AAT1也相应的上调。对注射部位进行GC-MS分析发现,和空对照相比,瞬时过表达Md ASG1使果实中醇类和酯类芳香物质含量显著上调,尤其是1-己醇、乙酸己酯,2-己烯-1-醇乙酸酯。另外我们利用VIGS瞬时沉默Md ASG1,得到相反的结果,和空对照相比,瞬时沉默Md ASG1使苹果中脂肪酸衍生挥发物含量下降,相应的结构基因也呈下降趋势。6.在‘王林’愈伤组织中稳定过表达Md ASG1,通过q RT-PCR分析发现,脂肪酸衍生挥发物生物合成相关基因在转Md ASG1的‘王林’愈伤组织中呈现上调表达趋势。另外,我们获得过表达Md ASG1的‘Micro-Tom’番茄植株,利用GC-MS分析果实挥发性物质发现,过表达Md ASG1的成熟番茄果实积累更多的脂肪酸衍生挥发物,该途径中关键结构基因Tomlox C、Tomlox D、Sl HPL、Sl ADH2和Sl AAT1也呈显著上调趋势。7.盐胁迫处理野生型‘皇家嘎拉’组培苗及野生型‘王林’愈伤组织,通过q RTPCR分析发现,Md ASG1响应盐胁迫处理,同时番茄同源基因Sl ASG1也响应盐胁迫处理。进一步分析发现过表达Md ASG1的‘王林’愈伤组织更加耐盐胁迫,同时胁迫相关基因的表达水平要显著高于野生型愈伤组织。同样过表达Md ASG1的番茄植株对盐胁迫耐受性增加,胁迫相关基因的表达水平也呈上调趋势,过表达番茄植物具有更高的光合能力和较低的氧化胁迫。有趣的是,盐胁迫处理后,q RT-PCR分析发现‘王林’愈伤组织及番茄果实中脂氧合酶通路关键基因呈上调表达趋势,GC-MS分析番茄果实盐处理后促进脂肪酸衍生挥发物的积累,尤其是过表达Md ASG1的番茄果实。以上结果表明盐胁迫可以促进香气物质积累,同时Md ASG1可能参与盐胁迫途径从而促进果实积累更高水平的挥发性香气化合物。本研究丰富了苹果果实酯类生物合成和胁迫介导果实品质改善的调控机制。值得注意的是,我们的研究提出了一种潜在的未来战略,即可以利用适度盐胁迫提高水果质量和利用轻度盐碱地生产优质水果。