果實香氣物質(zhì)代謝譜及單糖轉(zhuǎn)運(yùn)體功能的研究.pdf

1、果實中香氣和糖分的種類和含量的多少，直接影響果實的風(fēng)味品質(zhì)和商品價值。果實香氣受遺傳、逆境脅迫及信號調(diào)節(jié)等控制；果實糖轉(zhuǎn)運(yùn)體對果實糖代謝有著重要影響。研究果實香氣組成和主要糖類（果糖）的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制，對進(jìn)一步探究果實風(fēng)味物質(zhì)的共性及特殊性，指導(dǎo)以改良果實風(fēng)味品質(zhì)，具科學(xué)價值和應(yīng)用價值。
　　一、實驗以香氣明顯，且被初步研究歸為白梨系統(tǒng)的安徽地方梨香面梨和木頭酥為試材，以香味較淡栽培面積最大的碭山酥梨（Pyrus bretschneid

2、eri Rehd.）和香味濃郁的南果梨（Pyrus ussuriensis Maxim.）為對照，采用頂空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）和靜態(tài)頂空（static headspace）以及氣相色譜-質(zhì)譜法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）的分析方法，系統(tǒng)研究了四種梨的整果及其果皮、果肉和果核中揮發(fā)性香氣物質(zhì)的組分

3、和含量，結(jié)合香氣閾值和感官性狀，分析了兩種地方梨的香氣特征、代謝譜和生物合成途徑。結(jié)果表明：
　　1、香面梨、木頭酥、碭山酥梨和南果梨全果中檢測到揮發(fā)性物質(zhì)分別為11種、14種、7種和25種，歸屬酯類、萜類、醇類、烴類和其他類物質(zhì)；四種梨香氣活性值總和（Odor Active Value，OAV>1）的大小順序為南果梨（275.15）>香面梨（118.667）>木頭酥（98.912）>碭山酥梨（49.83）。香面梨和木頭酥全果中酯

4、類物質(zhì)為主要揮發(fā)性物質(zhì)，主要由脂氧合酶途徑和莽草酸途徑產(chǎn)生；其次為萜類物質(zhì)，其代謝途徑為MEP和MVA途徑。香面梨的香氣特征為蘋果香；木頭酥的香氣特征為蘋果香皮香和香草香。由于二者OAV值主要由酯類物質(zhì)提供（分別占總量的97.86％和97.37%），我們定義它們?yōu)椤磅ハ阈汀薄ｈb于香面梨和木頭酥香氣較高，可作為提高白梨香氣育種的親本材料。
　　2、香面梨果肉、果皮和果核中分別檢測到8種、9種和7種物質(zhì)；木頭酥果肉、果皮和果核中分別檢

5、測到10種、4種和8種物質(zhì)。兩種梨不同部位中，揮發(fā)性物質(zhì)歸屬為醇類、酯類、烴類和其他類物質(zhì)。四種梨果肉中揮發(fā)性物質(zhì)總量的大小順序為香面梨（2240.74μgkg-1 FW）>南果梨（1882.39μgkg-1 FW）>木頭酥（1307.76μgkg-1 FW）>碭山酥梨（487.64μgkg-1 FW）；果皮中揮發(fā)性物質(zhì)總量的大小順序為南果梨（2515.68，μgkg-1 FW）>香面梨（1583.68μgkg-1 FW）>碭山酥梨（7

6、18.46μgkg-1 FW）>木頭酥（225.48μgkg-1 FW）；果核中揮發(fā)性物質(zhì)總量的大小順序為木頭酥（1227.97μgkg-1 FW）>南果梨（1060.4μgkg-1 FW）>香面梨（741.86μgkg-1 FW）>碭山酥梨（45.63μgkg-1FW）。香面梨和木頭酥果肉、果皮和果核中主要揮發(fā)性物質(zhì)為醇類，主要來自ADH途徑。
　　3、基于揮發(fā)性物質(zhì)含量和OAV（OAV>1）的正交偏最小二乘法（Orthogon

7、al partial least-squares discriminant analysis，OPLS-DA）分析結(jié)果表明，四種梨不同部位的揮發(fā)性香氣物質(zhì)均具有很好的分離性和重現(xiàn)性。香面梨、木頭酥和碭山酥梨揮發(fā)性香氣物質(zhì)在組分和含量上較為接近。VIP（variables of importance）結(jié)果顯示，“己酸乙酯”是四種梨全果和果皮中香氣差異貢獻(xiàn)最大的物質(zhì)。
　　4、實驗分別采用R語言中Heatmap.2程序，OPLS-DA

8、多重比較，分別分析了四種梨全果、果肉、果皮和果核中揮發(fā)性物質(zhì)的聚類關(guān)系。結(jié)果表明，香面梨、木頭酥和碭山酥梨親緣關(guān)系較近，而與南果梨親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。碭山酥梨是典型的中國白梨；前人研究認(rèn)為，香面梨與白梨親緣關(guān)系較近，木頭酥與白梨和麻梨親緣關(guān)系較近。結(jié)合我們的對其揮發(fā)性物質(zhì)的聚類結(jié)果可初步認(rèn)為，香面梨和木頭酥極有可能歸屬于白梨系統(tǒng)。
　　二、實驗以豐香和紅顏草莓為試材，通過基因組同源性比對和實時熒光定量PCR（qRT-PCR）初步研究了草

9、莓果實可能的果糖轉(zhuǎn)運(yùn)體，篩選出重要基因，并構(gòu)建表達(dá)載體轉(zhuǎn)化草莓外植體。結(jié)果表明：
　　1、據(jù)擬南芥多元醇/單糖轉(zhuǎn)運(yùn)體1（AtPMT1）被報道主要負(fù)責(zé)木糖醇和果糖的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)，以及單糖轉(zhuǎn)運(yùn)體具有高度同源性，本研究以AtPMT1為模板，與草莓基因組（http://www.strawberrygenome.org/）比對分析后，獲得13條疑似果糖轉(zhuǎn)運(yùn)體基因。
　　2、在草莓不同發(fā)育階段的葉片、花和果實中對獲得的13條基因定量分析發(fā)現(xiàn)

10、：g-31477與果實中果糖的代謝呈現(xiàn)明顯正相關(guān)，而g-20355在果實中表達(dá)明顯高于葉片和花中，故篩得二者為候選基因。
　　3、以紅顏草莓cDNA為模板，克隆得到基因g-31477的全長（其中CDS的長度為2562bp、該基因編碼854個氨基酸）。通過Kpn I和Xba I位點將該基因成功連入載體pCAMBia2300，并轉(zhuǎn)化至根癌農(nóng)桿菌GV3101。
　　4、采用已構(gòu)建的質(zhì)粒轉(zhuǎn)化草莓葉片，經(jīng)優(yōu)化篩選出6BA（3mg L-