【摘 要】
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果实颜色是辣椒（Capsicum spp.）作物重要的商品性状之一,辣椒果实颜色的形成和果实中叶绿素、类胡萝卜素以及花青素等色素类物质的代谢密切相关。本研究以成熟果色橙色突变体和野生型为材料,进行突变相关基因的定位、辣椒果实类胡萝卜素生物合成相关基因的克隆、不同果色比较转录组学以及类胡萝卜素生物合成调控等方面的研究;以辣椒未成熟果色浅绿突变体和深绿野生型为试材,进行转录和代谢等方面的研究,初步解析
【基金项目】
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国家自然科学基金基金（编号:31772309）; 辣椒果肉厚度性状基因的精细定位及候选基因的功能验证,国家自然科学基金地区科学基金项目,31860556,40万,2019.01.1-2022.12
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果实颜色是辣椒（Capsicum spp.）作物重要的商品性状之一,辣椒果实颜色的形成和果实中叶绿素、类胡萝卜素以及花青素等色素类物质的代谢密切相关。本研究以成熟果色橙色突变体和野生型为材料,进行突变相关基因的定位、辣椒果实类胡萝卜素生物合成相关基因的克隆、不同果色比较转录组学以及类胡萝卜素生物合成调控等方面的研究;以辣椒未成熟果色浅绿突变体和深绿野生型为试材,进行转录和代谢等方面的研究,初步解析辣椒果实颜色形成的分子调控机制。研究结果表明:1.线辣椒成熟果色橙色性状受1对隐性基因控制,橙色线辣椒H0809为红色野生型XHB的隐性突变。将控制辣椒果实颜色的基因YFC定位在第六条染色体SNP62331162-SNP623324标记之间,遗传距离为4.0 c M范围内。定位区域内包含CCS基因,CCS基因的编码区序列和启动子序列在突变体和野生型之间无差异,而CCS基因表达差异显著。2.黄色突变体SP02和橙色突变体PC02中未能扩增出全长CCS基因序列,表明SP02和PC02突变果色的形成可能和CCS基因的缺失或变异有关。红色野生型XHB、SP01、PC01以及橙色突变体H0809中均能扩出完整的GGPS、PSY、LCYB、CRTZ、ZEP以及CCS基因全长序列,但在H0809中,CCS基因的表达在果色不同发育阶段均保持在较低水平,说明H0809突变果色的形成可能和CCS基因不同表达调控模式有关。3.红色野生型XHB和橙色突变体H0809果色不同发育时期比较转录组学分析结果显示,BCH和CCS基因在花后25 d、40 d和55 d的果实中表达差异显著;转录因子F-box、GATA、U-box、FYVE/PHD-type、RING/FYVE/PHD-type、NAC转录因子以及生长素Auxin基因家族等相关基因可能参与了CCS基因的调控。4.NAC转录因子Ca NAC06和生长素基因Ca IAA09结合CCS、BCH、LCYB以及PSY基因的启动子,Ca NAC06和Ca IAA09两者之间在体外也具有结合活性;Ca NAC06基因过表达后,显著提高了拟南芥叶片中叶绿素和类胡萝卜素含量以及类胡萝卜素相关基因的表达;离体果实沉默Ca NAC06和Ca IAA09基因后,CCS、LCYB和BCH基因总体下调表达。证实Ca NAC06和Ca IAA09基因参与了辣椒果实类胡萝卜素生物合成的调控。5.线辣椒深绿青熟果色（XHB）和浅绿突变（QL2017）的遗传符合单基因控制的质量性状,且深绿对浅绿为显性。不同青熟果色的转录组和代谢组分析结果显示:光合天线蛋白（Photosynthesis-antenna proteins）、植物信号转导（Plant hormone signal transduction）、卟啉和叶绿素代谢（Porphyrin and chlorophyll metabolic pathways）、异黄酮生物合成（Isoflavonoid biosynthesis）以及花青素生物合成（Anthocyanin biosynthesis）等通路关键酶基因的差异表达以及代谢物的差异积累与不同青熟果色的形成密切相关。
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