套袋对柚果实类胡萝卜素代谢和品质的影响
作者单位：华中农业大学
学位级别：硕士
导师姓名：邓秀新
授予年度：2019年
学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090201[农学-果树学]
摘 要：马家柚(Citrus grandis Swingle)是原产江西省广丰县的优良柚品种。其果肉细嫩,色泽浅红,味道清香,风味独特,是广丰县的主栽柑橘品种,支撑着当地的柑橘产业。虽然,套袋是我国苹果等果树广泛采用的技术措施,但是,在柑橘生产却没有那么普遍。而且,对其作用机制并未研究透彻。栽培过程中发现马家柚套袋后不仅果实表面更加平滑,果肉颜色也加深了。基于此,本课题以套袋和不套袋不同发育时期的马家柚为试材,利用HPLC、GC-MS等技术比较分析了类胡萝卜素、挥发性物质、激素、初生代谢物等含量差异,并结合转录组测序挖掘了套袋处理可能参与的调控路径,旨在阐明套袋对马家柚果实品质的影响及其分子实现机制,为未来深入研究环境信号对类胡萝卜素等代谢通路的调控机理,以及套袋处理在柑橘生产实践中的推广应用提供重要理论依据。主要的研究结果如下:1.套袋对马家柚果实品质的影响(1)套袋对马家柚常规品质的影响:通过对套袋和未套袋马家柚果实的常规品质分析,发现如果重、果皮厚度、可溶性固形物、可滴定酸、Vc等常规指标在套袋与未套袋马家柚果实间无显著性差异。但是,套袋处理显著影响了果实硬度,通过对采收期套袋和未套袋马家柚果皮和果肉硬度的测定,发现套袋后果皮的硬度较未套袋处理显著降低,果肉的硬度无显著差异。(2)套袋对马家柚色差值的影响:套袋后马家柚果皮快速褪绿,果面逐渐变黄,在花后190天左右变为浅黄色;未套袋马家柚果面褪绿过程较长,花后190天左右,色差值CCI仍为负数,表明果面颜色偏绿。同时,套袋后马家柚果肉的CCI值成正数,且显著高于未套袋马家柚果肉,表明套袋后马家柚果肉颜色变红。(3)套袋对不同发育时期马家柚类胡萝卜素积累的影响:马家柚果实中主要积累番茄红素和β-类胡萝卜素。套袋后马家柚果实番茄红素积累速度加快,在花后150天时含量达到最大值,且显著高于未套袋马家柚,此后套袋和未套袋马家柚果肉番茄红素含量均逐渐降低,套袋处理的果肉降幅相对较小。因此,在采收期(花后210天)时,套袋处理的马家柚果实相对未套袋处理积累更多的番茄红素。β-类胡萝卜素在套袋和未套袋果实发育过程中的变化趋势与番茄红素类似。(4)套袋对不同发育时期马家柚挥发性物质积累的影响:本实验在马家柚果皮中一共检测出69种挥发性物质,利用半定量法计算出在花后210天时,套袋马家柚果皮中的挥发性物质总量(1344.65μg/g)显著低于未套袋果皮挥发性物质总量(4897.63μg/g)。但是,果肉挥发性物质含量在套袋和未套袋处理间无显著性差异。(5)套袋对不同发育时期马家柚糖酸含量的影响:与未套袋处理相比,套袋后马家柚果实蔗糖积累和有机酸降解的速度均加快。但是,在采收期时,套袋与未套袋马家柚果肉总糖和总酸含量差异不显著。(6)套袋对不同发育时期马家柚激素含量的影响:在果实发育过程中,套袋马家柚果皮JA的含量均高于未套袋马家柚,ABA含量在果实发育后期套袋处理高于未套袋处理。2.转录组分析鉴定响应套袋处理的差异基因及其代谢途径为了进一步研究套袋处理影响果实品质的分子实现机制,本研究利用新一代高通量测序手段Illumina HiSeq对套袋处理和未套袋处理不同发育期的果实进行了转录组测序,并使用FPKM方法对基因表达水平进行计算,共鉴定出311个非重复差异表达基因。通过计算差异基因在不同发育时期的FPKM值可以看出,PSY表达量的升高,CCD1表达量的下降是造成套袋马家柚果肉变红的主要原因,从RT-PCR的实验结果中也可以验证该结果。GO分析发现差异基因主要参与果肉叶绿体的发育、光合电子链的传递、植物的抗逆反应、激素响应和信号转导以及对光强和对光质的响应等多个生物学过程,其中有较多的差异基因参与激素响应和抗逆。因此,推测套袋处理给马家柚造成了一个逆境环境,使果肉分泌更多抗逆相关激素来抵御逆境,在激素的调控下加快了果实的发育和成熟。其中激素响应相关基因中,响应乙烯的转录因子数量较多,推测套袋给果实造成了一个密闭环境,使其套袋内部微环境中积累更多的乙烯,乙烯的积累加速了果实的成熟与转色。
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