四川盆地鲜食葡萄酚类化合物代谢机理研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kekedala
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葡萄是酚类物质含量较高的果树之一,酚类化合物对植物自身生长和人体保健都具有重要价值。四川盆地地区近年来已成为我国鲜食葡萄栽培的新兴产区,先后引进了多个鲜食葡萄品种,并研发了以“双膜覆盖避雨栽培”为核心的一系列配套栽培技术措施,为本地区葡萄产业发展提供了有力的技术支撑。四川盆地地区葡萄园经常面临日照少、湿度大和温差小等不良生态条件,与我国其他产区截然不同,目前对此种气候类型下酚类化合物等葡萄果实重要品质形成的机理研究还未开展。因此,为探明四川盆地地区鲜食葡萄果实中酚类化合物种类、含量和代谢规律等内容,本文首先测定了80个鲜食葡萄品种果实酚类物质含量;分析了不同栽培措施对葡萄果实酚类物质含量的影响;采用液质联用技术,对葡萄果实生长过程中酚类化合物进行了定性和定量研究;对葡萄芪合成酶基因家族和白藜芦醇含量变化进行了分析和检测;分析了果实生长过程中酚酸类化合物的含量变化。主要研究结果如下:1.以80个鲜食葡萄品种果实为材料,分别测定了果实成熟时果皮和果肉部分总酚含量和其他酚类化合物(包括总类黄酮、总黄烷醇、总黄酮醇和总花色素苷)的含量。结果发现不同葡萄品种果实中各类酚类化合物含量差异较大。总体来看,果皮中酚类化合物含量高于果肉;紫红-紫黑色系葡萄酚类化合物含量高于黄绿色系葡萄。在紫红-紫黑色系葡萄中,‘早夏无核’、‘紫甜’、‘夏黑’和‘蓝宝石’等品种酚类物质含量较高,而‘醉金香’、‘金手指’、‘贵妃玫瑰’和‘阳光玫瑰’等是黄绿色系葡萄中酚类物质含量较高的品种。2.以‘夏黑’葡萄为材料,分别研究了施用不同浓度硫酸钾和磷酸二氢钾、疏穗和摘叶等对葡萄果实酚类物质含量的影响。结果表明:每667 m2施用50 kg硫酸钾、转色末期单独喷施或结合转色期前混合喷施3 g·L-1磷酸二氢钾、每穗留粒9095粒、转色末期摘除结果枝基部4片叶等几种栽培措施能有效提高成熟期果实中类黄酮、黄烷醇、黄酮醇和花色素苷等酚类化合物及总酚含量。3.以‘夏黑’和‘阳光玫瑰’葡萄为材料,通过液质联用技术分别测定了两个品种在幼果期、转色期和成熟期果实中类黄酮化合物的种类和含量,并进行了两个品种果实生长过程中类黄酮生物合成相关基因的表达研究。结果表明:在‘夏黑’和‘阳光玫瑰’果皮中,共发现了138种类黄酮化合物,包括16种黄烷酮、37种黄酮、20种黄酮C-糖苷、33种黄酮醇、12种黄烷醇、5种原花青素、11种花青素和4种异黄酮。对比‘夏黑’葡萄幼果期和转色期,主要的差异代谢物有黄酮、黄酮醇和黄酮C-糖苷等;而转色期与成熟期之间为黄酮、黄酮醇、黄烷酮和黄酮C-糖苷等。‘阳光玫瑰’葡萄幼果期、转色期和成熟期间的差异成分均为黄酮、黄酮醇、黄酮C-糖苷和黄烷酮等。分别对比‘夏黑’和‘阳光玫瑰’葡萄的相同发育阶段,发现黄酮、黄酮醇和黄酮C-糖苷是所有发育阶段共有的主要差异代谢物,这归因于除F3H和FLS外,‘阳光玫瑰’葡萄类黄酮生物合成绝大多数相关基因的表达水平远低于‘夏黑’葡萄。花色素苷类也是‘夏黑’和‘阳光玫瑰’葡萄成熟期的主要差异代谢,‘夏黑’葡萄中以锦葵色素3,5-双葡糖苷为主(占总花色苷含量的85.9%)且远高于‘阳光玫瑰’葡萄,这与UFGT、OMT、MYBA1和MYBA2在‘夏黑’转色期后表达水平快速提高密切相关,其表达水平分别上调了2272、19、374和3558倍。4.以‘夏黑’葡萄为材料,通过生物信息学技术筛选了葡萄芪合成酶(STS)基因家族成员,分析了它们在果实生长过程的表达模式,并测定了这个过程中不同类型白藜芦醇的含量。从葡萄全基因中共鉴定出48个STS家族成员,分布于第10、16号染色体。各成员在果实和叶片生长过程中呈现出多种表达模式,但大多数成员在花后2040 d和花后7080 d、叶片成熟期和衰老期的表达水平较高。从‘夏黑’葡萄果实中鉴定出反式白藜芦醇、反式云杉新苷和顺式云杉新苷等3种白藜芦醇。反式白藜芦醇在花后30 d达到了整个发育过程的最大值,之后开始快速下降,从转色期之后再次缓慢增加至花后80 d达到次高峰值。反式云杉新苷含量在花后2060 d期间维持一个缓慢上升的趋势,后随着果实成熟含量迅速增加。顺式云杉新苷在转色期前含量水平较低,但从转色期开始含量迅速增加直至果实完熟。成熟果实中,顺式云杉新苷含量最高,其次是反式云杉新苷,反式白藜芦醇含量最低。5.以‘夏黑’和‘阳光玫瑰’葡萄果皮为材料,通过高效液相色谱对果实生长过程中的酚酸类化合物含量进行了分析。结果表明:在两个葡萄品种中共鉴定出7种酚酸类化合物,其中绿原酸含量显著高于其他酚酸类物质。从整个果实发育过程来看,在‘夏黑’葡萄果皮中,原儿茶酸、香草酸、对羟基苯甲酸、绿原酸和咖啡酸的含量在果实生长前期较高,阿魏酸的含量在果实成熟期较高,而对香豆酸含量变化不明显;在‘阳光玫瑰’葡萄果皮中,阿魏酸、原儿茶酸、咖啡酸、绿原酸和香草酸含量在幼果期较高,对香豆酸在果实生长中、后期含量较高,而对羟基苯甲酸含量发生多次浮动变化。在果实成熟时,‘阳光玫瑰’果皮中原儿茶酸、咖啡酸、对香豆酸和对羟基苯甲酸含量均高于‘夏黑’葡萄,分别是‘夏黑’葡萄的1.17、1.08、2.44和3.41倍;而‘夏黑’葡萄中绿原酸、香草酸和阿魏酸在成熟时则高于‘阳光玫瑰’葡萄,为‘阳光玫瑰’葡萄的1.12、2.11和1.76倍。
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