套袋对梨抗坏血酸代谢的影响及PbDHAR2的功能研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tanzhiming1985
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果实品质主要包括外观品质和内在品质,抗坏血酸(ascorbic acid,AsA)是果实内在品质的重要组成成分,AsA的形成既受遗传因素的影响,也受外界环境及栽培措施的影响。在梨生产中,果实套袋技术的使用能避免外界有害物质的污染,同时还能影响AsA的形成,此前有套袋作用的研究主要集中在果实品质、病虫害防治、AsA的变化等方面,对套袋影响梨果实AsA形成的作用还未见报道。本研究以梨为试材,对梨果实AsA代谢的相关机制及脱氢抗坏血酸还原酶基因的分子特性进行了研究,主要结果如下:  1、不同梨品种中AsA含量测定与分析。通过对属于白梨、秋子梨、砂梨、西洋梨4大种群的123个品种果实中的AsA含量进行测定,发现梨种间的不同品种果实中AsA含量差异较大。结果表明‘冻花盖’(秋子梨)的AsA含量最高为98.68mg/kg,而桂冠(砂梨)的AsA含量最低为8.93mg/kg,所有梨品种中的平均含量为24.77mg/kg。  2、套袋对梨果皮中AsA代谢的影响。以‘满天红’和‘翠冠’梨为试材,研究果实套袋后果皮中AsA含量及其代谢相关酶活性的变化。在果实发育过程中,AsA、T-AsA(AsA+DHA)和脱氢抗坏血酸(DHA)的含量在两个品种中变化趋势一致,均是在幼果果皮中最高,在成熟果果皮中最低;套袋显著降低了果皮中的AsA和T-AsA含量。此外,对参与AsA代谢的酶活性测定发现L-半乳糖-1,4-内酯(GLDH)、L-半乳糖脱氢酶(GalDH)、脱氢抗坏血酸酶(DHAR)和单脱氢抗坏血酸酶(MDHAR)的活性均在幼果果皮中最高,成熟果果皮中最低,这与AsA含量的变化趋势一致;同时套袋降低了GLDH、DHAR和MDHAR的活性。果实发育过程中,‘满天红’的GLDH活性高于‘翠冠’的GLDH活性,而其他酶活性在这两个品种中差异不显著。品种间AsA含量的差异可能主要受GLDH调控;套袋通过抑制GLDH、DHAR和MDHAR的活性,从而导致梨果皮中AsA含量的降低。  3、套袋对梨果实中AsA形成的分子调控机制。本研究以‘翠冠’梨为材料,结合AsA含量的变化,分析套袋对相关酶代谢及代谢相关基因表达的影响。结果表明果实中AsA的含量在花后20d含量最高,随着果实的发育呈现下降趋势,与未套袋果相比,套袋果的AsA含量有显著的降低。在整个果实发育时期,套袋果中DHAR; MDHAR; GLDH和GalDH活性受到抑制;对这四个基因的表达量进行分析,表明DHAR和GLDH套袋果的表达量显著低于未套袋果。同时两者的变化趋势与AsA含量变化一致。因此套袋可能是引起果实中DHAR和GLDH基因的表达量降低,影响其酶活性,从而调控AsA的含量。  4、梨抗坏血酸PbDHAR2基因的功能研究。AsA在植物中是重要的抗氧化剂和氧化还原缓冲液。DHAR能够催化DHA合成AsA,这对植物AsA的再生至关重要。在本试验中,将梨的PbDHAR2基因在番茄植株中过表达,研究其对转基因植株在非生物胁迫下的作用。结果表明:转基因植物中的AsA含量显著高于野生型。通过qPCR分析MDHAR、DHAR1和APX的基因表达量,发现转基因植株中各基因表达水平在盐和冷胁迫下显著提高。此外,在盐胁迫和冷胁迫处理后,转基因株系的抗氧化酶活性及叶绿素含量显著提高,而丙二醛含量降低。因此,过表达PbDHAR2可以调控AsA再生以增强转基因番茄的耐盐性和耐寒性。
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