【摘 要】
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紫色番茄是比较特殊的番茄品种,果皮中积累花色素而产生紫色的果实。通常,花色素并不在番茄果实中积累,但是通过从近缘野生番茄的基因渗入实现栽培番茄果实中花色素的积累。花色素归类于类黄酮物质,在自然界中作为水溶性色素,因其极强的抗氧化能力而被赋予很高的保健价值。随着人们对果实品质的要求越来越高,导致紫色番茄也备受关注。到目前为止,调控栽培番茄果实中积累花色素的位点共有三个:源于智力番茄的Aft、源于类番
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紫色番茄是比较特殊的番茄品种,果皮中积累花色素而产生紫色的果实。通常,花色素并不在番茄果实中积累,但是通过从近缘野生番茄的基因渗入实现栽培番茄果实中花色素的积累。花色素归类于类黄酮物质,在自然界中作为水溶性色素,因其极强的抗氧化能力而被赋予很高的保健价值。随着人们对果实品质的要求越来越高,导致紫色番茄也备受关注。到目前为止,调控栽培番茄果实中积累花色素的位点共有三个:源于智力番茄的Aft、源于类番茄茄的Abg、源于契斯曼尼番茄的atv。对于紫色番茄的报道大多集中在调控基因的寻找及调控机制的研究,其中对于Aft和atv的作用模式已研究透彻,但是对于紫色番茄果实代谢物特点、果实品质方面的研究还未见报道。本研究所用的紫色番茄（编号19861）是一种含花色素型番茄,在子房膨大后,表皮有阳光照射的地方开始积累花色素,紫色逐渐加深。对于这种特殊种质资源的番茄,我们围绕果实进行了较为全面的分析。首先对19861果实积累花色素的特点进行调查,并对花色素含量进行测定;通过杂交构建遗传群体,结合BSA技术寻找调控紫色番茄果实积累花色素的基因;对紫色番茄和粉色番茄（编号19890）的果实进行代谢组检测,筛选果实中的差异代谢物;对紫色番茄和粉色番茄的果实进行转录组检测,富集代谢通路中的相关差异基因,并从中筛选与番茄果实花色素积累相关的转录因子进行鉴定。该研究不仅可以解析紫色番茄果实中物质积累的特点,比较紫色番茄与粉色番茄果实之间的代谢差异,对紫色番茄果实的鲜食及产品加工提供理论依据;还为番茄果实中花色素调控过程提供新的见解,对花色素调控因子的研究及利用具有一定的参考价值及借鉴意义。本研究获得的主要结果如下:（1）紫色番茄果实中花色素的合成受光诱导,花色素主要积累在果实表皮,紫色区域果皮中花色素的含量可达100 mg/100 g FW左右。通过枝条的相互嫁接证明了花色素是在果实内合成,而不是其他器官合成后转运到果实中。（2）构建了以紫色番茄19861为母本、粉色番茄19890为父本的4世代群体,选择F2分离群体中极端混池的植株进行BSA测序分析,将调控19861果实积累花色素的基因定位在两个区间内:一个位于7号染色体,大小约3.8 Mb;一个位于10号染色体,大小约6.1Mb。通过检索文献、序列比对等证实调控19861果实积累花色素的基因为Aft位点、atv位点对应的Sl AN2-like、Sl MYBATV基因。除果实外,Sl AN2-like、Sl MYBATV基因在19861植株其他产生紫色表型的组织中也有转录,可能还参与植株其他组织中花色素的合成。统计F2分离群体的果实发现,积累花色素的共522株,不积累花色素的共115株,比例为13.62:3。按照Sl AN2-like基因为显性遗传、Sl MYBATV基因为隐性遗传,理论比应为13:3,卡方检验结果χ~2=0.2029（P＞0.05）,表明实际比例与理论比例相符合。（3）在代谢组数据中共检测到82种黄酮类物质,其中69种物质在紫色番茄19861和粉色番茄19890的果实间存在明显差异,包括18种黄酮、25种黄酮醇、1种黄酮碳苷、11种花色素、6种二氢黄酮、6种二氢黄酮醇和2种查尔酮。除少数个别物质外,其他大多数物质在19861果实的紫色区域中含量更高。而且,10种黄酮物质在粉色番茄果实中不积累,7种黄酮物质在成熟的粉色番茄果实中不存在。除黄酮外,一些与果实营养价值有关的物质（木脂素、香豆素、维生素）和与番茄风味有关的物质（糖醇、有机酸）在19861和19890的果实间也有明显差异。（4）转录组结果显示,与黄酮合成、代谢相关的基因,如:PAL、4CL、CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、F3’H、F3’5’H、FLS等,在19861果实紫色区域的转录水平远高于19890。荧光定量试验结果与转录组的趋势一致。（5）代谢转录联合分析结果显示,差异代谢物和差异基因显著富集在苯丙烷生物合成（ko00940）、类黄酮生物合成（ko00941）、花色素生物合成（ko00942）等通路。在这些通路中,确定了差异基因和差异代谢物积累之间的联系,正是这些基因的差异表达导致黄酮类物质在19861果实紫色区域的积累远强于19890。（6）从转录组数据中筛选出可能参与调控番茄果实花色素积累的转录因子,并通过CRISPR技术进行功能鉴定,发现单独敲b ZIP61-like基因的番茄果实表面出现积累花色素而具有的紫色斑点,证b ZIP61-like基因能够参与番茄果实中花色素的调控,抑制果实中花色素的积累。（7）在19861和19890的F2分离群体中挑选了积累花色素多、果实大的番茄,进行繁育。在F2:3中,果实表面可以产生与亲本19861相同的成片紫色,花色素含量测定结果显示最高可达56.63 mg/100 g FW,而且果实体积比亲本19861大。
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