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红梨着色机理的研究

冯守千  
【摘要】:梨是我国水果产业体系重要的组成树种,其产量占世界总产量的60%,出口量占世界的17%,在国民经济中占有重要的地位。目前,国内鲜梨市场充足,丰年有余。相反,红梨稀少珍贵,市场缺口大;并且,红梨外观品质好,商品价值高。因此,红梨将成为梨产业发展的新的增长点,红梨育种成为梨树育种的重要方向。但是,指导育种的红梨着色机理的理论研究匮乏。论文从现有研究基础上,深入研究红梨着色的调控机理,分别测定了红梨果皮花青苷含量和花青苷合成酶活性;克隆和鉴定了调控花青苷合成的转录因子PyMYB10的功能,并对它的表达模式和调控机制进行了研究;同时测定了套袋红梨及对照果皮花青苷含量和成分;根据预测的蛋白功能对套袋红梨及对照果皮差异蛋白质进行了分类。主要研究成果如下: 1、测定了着色期红色砂梨品种‘奥冠’和‘满天红’花青苷含量及PAL和CHI活性,结果发现,红梨与苹果等其它水果不同,着色期两品种花青苷含量先升高后降低;花青苷合成与PAL酶活性关系不密切,而与CHI酶活性密切相关。 2、利用RT-PCR及RACE-PCR技术分离得到‘奥冠’红梨果皮中PyMYB10基因cDNA序列。结果显示,PyMYB10 cDNA全长735bp,编码235个氨基酸;氨基酸序列中含有两个明显的MYB结构域;氨基酸比对及进化树结果显示PyMYB10与植物中调控花青苷合成的MYB10类转录因子同源性很高。实验结果初步证明PyMYB10是调控红梨果皮花青苷合成的MYB转录因子。 3、分离得到PyMYB10的基因组DNA及上游调控序列。通过分析发现PyMYB10 gDNA含有三个外显子和两个内含子,上游调控序列具有光、温度、脱落酸和茉莉酸甲酯等信号响应元件。 4、测定了红梨‘奥冠’和‘满天红’着色期果皮中PyMYB10、PyPAL、PyCHI、PyCHS、PyDFR、PyFTH和PyANS七个花青苷合成相关基因的表达量及对应时期花青苷的含量;同时,测定了PyMYB10在‘奥冠’各部位的表达及各部位花青苷含量。结果显示,花青苷合成与PyMYB10的表达量及花青苷合成途径下游基因PyDFR、PyFTH和PyANS的表达量关系密切。 5、构建了表达载体35s:PyMYB10,转化拟南芥。在转基因拟南芥未成熟的种子中发现了明显的花青苷的积累,而同时期对照中未发现花青苷的生成。结果进一步证实了PyMYB10能够调控植物中花青苷的合成。 6、利用HPLC方法测定了套袋与对照红梨品种‘红蓓蕾莎’幼果果皮中的花青苷含量及组分。研究发现,‘红蓓蕾莎’果皮中主要含有矢车菊素-3-半乳糖苷和矢车菊素-3-阿拉伯糖苷两种花青苷组分;套袋抑制了两种花青苷组分的形成,其中对矢车菊素-3-半乳糖苷的抑制程度最大。 7、利用蛋白质差异显示技术寻找受套袋措施影响的差异表达蛋白,并对差异表达蛋白质进行了鉴定,根据其功能对鉴定成功的蛋白质进行归类。结果发现,套袋导致大量差异表达蛋白质的产生,鉴定成功的蛋白中主要为参与光形态建成、能量代谢、糖酸代谢、信号转导和花青苷代谢、蛋白修饰及胁迫的蛋白质。


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