錦橙晚熟性狀機理探討及候選基因的鑒定.pdf

1、果實的成熟是一個集糖酸代謝、細胞壁代謝、色素代謝、能量代謝等多種生物學(xué)途徑的復(fù)雜過程。目前，對于果實成熟的機理研究還不夠完善，特別是對于柑橘這種非躍變型水果的成熟機理研究較少。因此研究柑橘的成熟機理，從而有的放矢地選育柑橘早晚熟品種，以及從栽培上調(diào)整現(xiàn)有品種的成熟期，對于柑橘產(chǎn)業(yè)意義重大。錦橙晚熟芽變的發(fā)現(xiàn)，為我們研究柑橘成熟調(diào)控提供了有利材料。本文通過比較研究錦橙及其熟期芽變材料的果實在不同發(fā)育成熟時期中從生理生化到分子信號層面的差異

2、，對于錦橙發(fā)育成熟過程中的變化有了較全面的了解，并且鑒定出多個柑橘發(fā)育成熟相關(guān)代謝途徑及關(guān)鍵基因。主要研究結(jié)果如下:
　　1.果實糖酸品質(zhì)方面:錦橙果實發(fā)育成熟過程中，總的可溶性固形物含量、蔗糖含量、果糖含量、葡萄糖含量、維生素C含量、單果重及果皮色澤指數(shù)都呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢至完熟后下降;而總的可滴定酸、檸檬酸和奎寧酸的含量則呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，并且在果實成熟中期，晚熟錦橙果實中的檸檬酸含量明顯較普通錦橙果實中的高;特殊的是蘋果酸

3、含量的變化趨勢表現(xiàn)為果實開始轉(zhuǎn)色后逐漸上升至快完熟時逐漸下降。
　　2.內(nèi)源激素方面:錦橙果實發(fā)育過程中，脫落酸在果實中的含量最高，其變化趨勢為“M”字型，在果實剛開始轉(zhuǎn)色和快完熟時含量最高;茉莉酸含量較低，總體呈逐漸下降的趨勢，不過在發(fā)育成熟前期晚熟錦橙果實中的茉莉酸含量明顯高于普通錦橙果實;生長素含量最低，并且呈現(xiàn)先逐漸下降待果實完全成熟時稍微上升的趨勢。
　　3.基因表達方面:重點分析了蔗糖、脫落酸、茉莉酸代謝及信號轉(zhuǎn)

4、導(dǎo)通路中關(guān)鍵基因在錦橙果實不同發(fā)育成熟期的表達量變化趨勢。蔗糖合成關(guān)鍵基因為CsSPS和CsSUS，二者分別在果實成熟前期和后期發(fā)揮作用，前者主要與果實轉(zhuǎn)色后蔗糖含量的上升相關(guān)，后者主要與果實中的葡萄糖含量及果糖含量的變化趨勢相關(guān);大多數(shù)脫落酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑相關(guān)基因的表達量變化趨勢整體表現(xiàn)為隨著果實成熟不斷上升，揭示了脫落酸在甜橙果實成熟過程中發(fā)揮正調(diào)控作用;果肉中茉莉酸合成相關(guān)基因的表達量變化趨勢與內(nèi)源茉莉酸含量變化趨勢不一致，說明在錦

5、橙果實成熟過程中茉莉酸的合成還會受到其它因素的影響，而果實成熟后期茉莉酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中的關(guān)鍵基因的表達量逐漸上升，說明茉莉酸信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑參與了果實的成熟調(diào)控過程。此外，這三個通路中有很多基因有著相近的表達模式。
　　4.轉(zhuǎn)錄組分析方面:重點分析了普通錦橙及其晚熟芽變果實在轉(zhuǎn)色初始時果肉中的整體轉(zhuǎn)錄組差異，共找到13，412個差異Unigene，主要集中于代謝途徑、植物-病原菌相互作用、剪接體、植物激素合成和類苯基丙烷合成5個途徑。

6、差異表達的轉(zhuǎn)錄因子主要集中于Myb、AP2/ERF、MADS-box和WRKY四大家族。此外，隨著果實不斷成熟，它的整體轉(zhuǎn)錄水平反而下降。
　　5.錦橙轉(zhuǎn)錄組的SSR分布:在所檢測的所有unigene中約11％的序列含有SSR位點，其中主要重復(fù)類型依次為單核苷酸、三核苷酸和二核苷酸重復(fù)類型;主要重復(fù)基序依次為A/T、AG/CT和AAG/CTT。
　　6.SSR分子標記的開發(fā):根據(jù)含有SSR位點的正向差異基因序列設(shè)計特意引物5

7、2對，其中33對能在臍橙、椪柑和寬皮橘中獲得清晰的目的條帶，說明本次開發(fā)的SSR引物在柑橘相近種間具有可轉(zhuǎn)移性;18對在16個熟期差異柑橘品種中獲得多態(tài)性條帶;多態(tài)性信息指數(shù)最高的unigene為TCP家族成員，其在柑橘果實不同發(fā)育成熟期差異表達，并且其啟動子區(qū)存在多種植物激素調(diào)控元件。
　　綜上所述，錦橙的晚熟芽變致使果實發(fā)育過程中多個代謝途徑相關(guān)基因以及產(chǎn)物含量都發(fā)生了變化，不僅證明果實成熟是個復(fù)雜綜合的過程，也說明該芽變處于