青甌柑和黃皮椪柑果實(shí)采后色澤變化及調(diào)控機(jī)理研究.pdf

1、葉綠素降解是植物衰老和果實(shí)成熟最直觀的表征。果實(shí)滯綠突變體是研究果實(shí)葉綠素降解和衰老調(diào)控機(jī)理的珍貴資源，而果實(shí)色澤突變體則是研究果實(shí)色素代謝調(diào)控的理想材料。迄今為止，柑橘果實(shí)中報道的突變體大多是果肉色澤突變體，極少數(shù)為滯綠突變體。柑橘色澤突變體主要被用于研究色素的生物合成和代謝調(diào)控，很少應(yīng)用于采后相關(guān)性狀的研究。青甌柑是甌柑(Citrus reticulata cv.Suavissima)的自然突變體，是迄今發(fā)現(xiàn)的唯一一例具有重要經(jīng)濟(jì)價

2、值的柑橘滯綠突變體，表現(xiàn)為成熟及貯藏期間果皮滯綠，較甌柑具有更佳的貯藏性能。黃皮椪柑是椪柑的黃色突變體，表現(xiàn)出比椪柑更強(qiáng)的采后抗性和更低的腐爛率。
　　本研究以甌柑突變體‘青甌柑’為材料，從代謝、蛋白及轉(zhuǎn)錄水平解析了青甌柑的滯綠表型及采后耐貯性的形成和調(diào)控機(jī)理;另外，本研究解析了黃皮椪柑果實(shí)黃色性狀的形成和采后抗性增強(qiáng)的機(jī)理;分析了不同采收成熟度的椪柑和黃皮椪柑貯藏期間代謝物變化的差異。主要研究結(jié)果如下:
　　1.青甌柑滯綠

3、表型和采后性狀形成的分子機(jī)理研究
　　研究結(jié)果表明，青甌柑果實(shí)能夠正常起始成熟進(jìn)程并積累可溶性糖和有機(jī)酸，呈現(xiàn)高酸低糖的特點(diǎn)。在轉(zhuǎn)色、完熟及貯藏時期青甌柑均呈現(xiàn)滯綠。青甌柑貯藏過程中更高的出汁率和果實(shí)硬度表明其貯藏性能優(yōu)于甌柑。以上結(jié)果共同表明青甌柑的滯綠屬于功能型滯綠。色素分析結(jié)果表明青甌柑有色層中葉綠素延緩降解，脫鎂葉綠甲酯酸a等葉綠素代謝的中間產(chǎn)物高量積累，而紫黃質(zhì)和β-隱黃質(zhì)等環(huán)氧化類胡蘿卜素下調(diào)積累。青甌柑有色層中環(huán)氧化

4、類胡蘿卜素的下調(diào)積累可能導(dǎo)致下游ABA含量下調(diào)積累的原因。乙烯、ABA、乙烯結(jié)合ABA、Na2WO4和1-MCP五種處理對轉(zhuǎn)色的效果表明青甌柑能夠響應(yīng)外源乙烯信號，引發(fā)內(nèi)源乙烯的升高。外源ABA處理不能促進(jìn)青甌柑著色，但是可以促進(jìn)甌柑轉(zhuǎn)色，表明內(nèi)源ABA的含量可能是造成兩種果實(shí)轉(zhuǎn)色差異的原因。外源ABA并不能增強(qiáng)乙烯促進(jìn)轉(zhuǎn)色的效果，表明ABA和乙烯可能通過不同的路徑調(diào)控轉(zhuǎn)色過程，并且JA和IAA等內(nèi)源激素也可能參與這一過程。光合相關(guān)蛋白

5、尤其是光系統(tǒng)Ⅱ(PSⅡ)蛋白在成熟期青甌柑有色層中仍維持很高豐度，暗示這些蛋白在青甌柑滯綠事件中起關(guān)鍵作用。數(shù)字基因表達(dá)譜分析發(fā)現(xiàn)，青甌柑中PaO（脫鎂葉綠（甲酯-）酸a單加氧）、PPH（脫鎂葉綠酸脫鎂葉綠（甲酯-）酸水解酶）等葉綠素降解關(guān)鍵基因和葉綠素循環(huán)的關(guān)鍵基因NYC1在轉(zhuǎn)色期顯著下調(diào)表達(dá)，而CAO及轉(zhuǎn)錄因子ELIP和GLK1(調(diào)控葉綠體發(fā)育)在轉(zhuǎn)色期和貯藏期均顯著上調(diào)表達(dá)。這些基因的差異表達(dá)暗示青甌柑有色層中存在異常的葉綠素a和

6、b相互轉(zhuǎn)化和葉綠體的重新合成。以上結(jié)果共同表明，內(nèi)源激素水平、質(zhì)體的合成及解體、光系統(tǒng)蛋白的降解與維持、葉綠素降解及調(diào)控等方面的差異共同造成了青甌柑的滯綠表型。此外，細(xì)胞壁代謝相關(guān)基因的下調(diào)表達(dá)和ABA的積累下調(diào)，則可能是青甌柑果實(shí)采后延緩衰老和提高耐貯性的原因。
　　2.黃皮椪柑果實(shí)黃色性狀的形成和采后抗性增強(qiáng)的分子機(jī)理研究
　　HPLC分析結(jié)果表明，黃皮椪柑中β-隱黃質(zhì)和紫黃質(zhì)等環(huán)氧化類胡蘿卜素下調(diào)積累。成熟過程中，黃皮

7、椪柑中類胡蘿卜素降解基因表達(dá)的上調(diào)幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出合成基因上調(diào)的幅度可能造成合成與降解的失衡而導(dǎo)致類胡蘿卜素積累減少。此外，黃皮椪柑有色層中類胡蘿卜素的酯化程度、質(zhì)體小球蛋白(PGL35)的豐度和質(zhì)體的密度顯著降低，說明黃皮椪柑儲存類胡蘿卜素的庫容降低。以上這些差異是造成黃皮椪柑和椪柑差異著色的原因。另一方面，相比椪柑，黃皮椪柑對青霉菌的抵御能力較強(qiáng)，貯藏過程中的腐爛率較低。分析次生代謝物發(fā)現(xiàn)，類黃酮是兩個材料中最顯著的差異物質(zhì)。黃皮椪柑中

8、類黃酮尤其是多甲氧基黃酮的含量，在成熟期、貯藏期及接種后較椪柑顯著上升，可能是黃皮椪柑采后抗性增強(qiáng)的生化基礎(chǔ)。此外，NECD5的顯著上調(diào)表達(dá)可能是黃皮椪柑中ABA上調(diào)積累的原因，而ABA的含量和PAL1基因的表達(dá)呈正相關(guān)。因此，我們推測黃皮椪柑中類胡蘿卜素代謝改變后增加了ABA的含量，可能進(jìn)而促進(jìn)類黃酮的生物合成，有助于增強(qiáng)抗性。常溫貯藏的前20 d外觀和內(nèi)在品質(zhì)的變化最為劇烈。經(jīng)過50 d的常溫貯藏，通過加快類胡蘿卜素主要是環(huán)氧化類胡