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夏橙(Citrus sinensis Osbeck)果实后期的生长发育及成熟进程中,果皮颜色发生着由绿色转为黄色,到了次年2月份果皮颜色部分又从黄色返回一定绿色的现象,即返青现象,影响了果实的商品价值。本文对这一现象进行了生理学和分子生物学方面的研究与探索。首先将夏橙果实后期的发育和成熟过程分为转黄期(P1-P4)及返青期(P5-P7)共7个发育时期,观察分析了果实从P1发育至P7过程中果实品质、果皮外观颜色、色素含量的变化;其次在克隆类胡萝卜素合成途径中关键酶基因PSY、PDS和ZDS的3’cDNA末端全长的基础上,检测不同时期胡萝卜素合成关键酶基因PSY、PDS和ZDS的表达变化,并研究了乙烯对返青前后夏橙果实品质、果皮颜色、类胡萝卜素积累及PSY、PDS和ZDS基因表达的影响;最后探索了夏橙的返青过程与环境温度的变化关系。主要结果如下:
1、采用RT-PCR和3’RACE技术获得了夏橙果皮类胡萝卜素合成的三个关键酶PSY、PDS和ZDS基因的3’全长,拼接后长度分别为790bp、1418bp和1774bp,同源性分析表明,它们氨基酸的序列与同其它果蔬物种相应基因的同源性达90%以上。
2、将夏橙果实的后期生长发育和成熟过程分为7个时期(P1-P7),从P1-P7果皮颜色发生由青至黄,继而返青的变化,P1-P4期为转黄期,P5-P7为返青期。从P1至P3期叶绿素含量快速下降,之后维持在一个相对稳定的水平,类胡萝卜素的总量在P1期最低,之后呈显著上升趋势,到P4期果皮呈明亮黄色时含量最高,之后随着返青现象的出现,类胡萝卜素总量又下降,夏橙果皮中叶绿素和类胡萝卜总量的变化与果皮由绿转黄,然后又部分返青的颜色变化一致。PSY、PDS和ZDS基因在P4及P5期表达较强,这与P4和P5期类胡萝卜素含量较高相一致,且与这两个时期果皮的色差值外观相符:随着P6及P7期果实外观的返青,类胡萝卜素含量下降,PSY、PDS和ZDS基因表达也随之减弱。
3、返青前P2和P3期果实在贮藏过程中,PSY和PDS基因的表达逐渐增强,而不同发育阶段的果实在贮藏过程中ZDS基因表达变化不同。乙烯处理可显著促进返青前P2期果皮着色、类胡萝卜素积累和PSY基因的表达,对PDS基因表达的促进作用较弱,对ZDS基因表达的影响不明显。而乙烯处理在P3期早期显著增强PDS和ZDS基因的表达,但对PSY基因表达的促进较弱。
4、在返青的P6期施加乙烯,不影响果实中叶绿素和类胡萝卜素的积累,但对P6期PSY和PDS基因的表达减弱有抑制作用,乙烯处理后6d和12d,PSY和PDS基因表达明显比未处理对照上调。
5、对于代表果实品质的可溶性固形物、可滴定酸和VC含量测定的结果表明,从P1到P7期,可溶性固形物逐渐增加,可滴定酸含量逐渐下降,P6和P7期VC含量高。乙烯处理P2和P3期果实后,可溶性固形物、可滴定酸和VC含量变化不大,说明乙烯处理只影响果皮的色泽而对果实的品质影响不大。
6、结合田间温度及实验室温度处理实验表明,2月份的气温回升与果实的返青时间一致,P4期夏橙果实在30℃恒温条件下贮藏一段时间后,夏橙果皮色差a*值和b*值降低,呈现一定的同田间相似的返青现象,因此可以初步认为温度与夏橙的返青有密切的关系,值得进一步深入探讨。
以上研究结果为生产上经过技术处理提高夏橙的商品价值奠定基础。