【摘 要】
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马铃薯是我国第四大主粮作物,对保障我国粮食安全具有重要意义。彩色马铃薯除具有普通马铃薯营养丰富的共性之外,更富含花青素,具有很高的保健功能。因此,深入研究彩色马铃薯的花青素代谢调控机理具有重要的现实意义。本研究以黄色薯中薯3号(ZS3)、紫色薯华颂66(HS66)和红色薯华颂88(HS88)三种不同色系的马铃薯品种为供试材料,测定了膨大期间(播种后60天、80天、100天)块茎的花青素含量,检测了
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马铃薯是我国第四大主粮作物,对保障我国粮食安全具有重要意义。彩色马铃薯除具有普通马铃薯营养丰富的共性之外,更富含花青素,具有很高的保健功能。因此,深入研究彩色马铃薯的花青素代谢调控机理具有重要的现实意义。本研究以黄色薯中薯3号(ZS3)、紫色薯华颂66(HS66)和红色薯华颂88(HS88)三种不同色系的马铃薯品种为供试材料,测定了膨大期间(播种后60天、80天、100天)块茎的花青素含量,检测了花青素合成关键基因的表达,并采用蛋白质双向电泳技术对膨大期的块茎进行差异蛋白质组学分析,旨在揭示马铃薯花青素合成与代谢的相关分子机制。主要研究结果如下:1.花青素含量测定结果表明,紫色薯和红色薯块茎花青素含量是黄色薯的6.5倍以上。花青素合成关键酶基因检测结果表明,苯丙氨酸解氨酶(PAL)、查尔酮合酶(CHS)、二羟基黄酮醇还原酶(DFR)、黄烷酮-3-羟化酶(F3H)、花青素合成酶(ANS)和尿苷二磷酸葡萄糖-类黄酮-葡糖基转移酶(UFGT)等花青素合成关键酶基因PAL、CHS、DFR、F3H、ANS和UFGT在紫色薯和红色薯块茎中的表达量远高于黄色薯,这种趋势与花青素含量测定结果相一致。2.比较并分析块茎膨大期三种不同色系马铃薯品种的蛋白质双向电泳图谱,共检测到74个差异表达的蛋白质点,经MALDI-TOF/TOF质谱分析全部得到明确鉴定。通过GO功能注释和KEGG通路分析可将这些蛋白划分为七大功能类群,包括18个抗性相关蛋白、17个Patatin蛋白、16个物质代谢相关蛋白、10个蛋白质合成代谢相关蛋白、7个糖酵解相关蛋白、3个转运蛋白以及3个未知蛋白。差异蛋白质组学分析表明,紫色薯和红色薯中糖酵解相关蛋白、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和转运蛋白谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)的表达量均高于黄色薯;紫色薯和红色薯中物质代谢相关蛋白脂氧合酶(LOX)和天冬氨酸蛋白酶抑制剂-11(PPI-11)等的表达量均低于黄色薯。本研究表明,相对于黄色薯,紫色薯和红色薯块茎可能通过增强花青素前体物质的合成和累积、花青素向液泡或细胞壁的转运和贮藏,以及对合成后花青素的抗氧化保护等代谢途径来促进花青素的累积。
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