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甜瓜果肉类胡萝卜素积累及关键酶基因的表达分析

甜瓜果肉类胡萝卜素积累及关键酶基因的表达分析

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作者：周子淇浙江大学

学位级别：硕士

类胡萝卜素因为能使植物呈现不同的色泽,影响植物发育且具有保健功能,一直是国内外研究热点。目前,类胡萝卜素生物合成与降解途径已基本探明,代谢途径上的各种酶在各模式植物中均有克隆定位。甜瓜(Cucumis melon L.)作为广受世界人民欢... 详细信息

类胡萝卜素因为能使植物呈现不同的色泽,影响植物发育且具有保健功能,一直是国内外研究热点。目前,类胡萝卜素生物合成与降解途径已基本探明,代谢途径上的各种酶在各模式植物中均有克隆定位。甜瓜(Cucumis melon L.)作为广受世界人民欢迎的水果,且富含类胡萝卜素、可溶性糖等营养物质。本研究主要以15个甜瓜品种(包括7个杂交组合)为材料,研究不同果肉色泽及类胡萝卜素种类的差异,观察不同果肉色泽的亲本杂交F世代的果肉色泽,探讨甜瓜成熟果实中果肉所包含的类胡萝卜素种类以及类胡萝卜素种类在亲子代之间的关系;同时以‘浙甜401’及其双亲为材料,研究成熟果实及果实贮藏期间不同果肉部位类胡萝卜素种类及含量的差异,并通过测定编码类胡萝卜素代谢的4个关键酶的基因的实时表达量,探讨‘浙甜401’果实发育及贮藏期间色泽变化的原因。取得的主要研究结果如下:1.类胡萝卜素组分和含量在甜瓜品种间中存在显著差异。采用UPLC法测定了15个甜瓜品种成熟期果肉的类胡萝卜素含量,检出的类胡萝卜素有β-胡萝卜素、叶黄素和番茄红素,色素种类及其含量在品种间差异显著,即使是相同果肉色泽的甜瓜,其色素种类和比例也存在较大差别。β-胡萝卜素与总类胡萝卜素存在显著正相关,相关系数为0.871。2.变红度值a*和色泽饱和度C*与果肉色泽、果肉类胡萝卜素积累量密切相关。本研究应用色差仪测定了15个品种甜瓜成熟期果实的L*、a*、b*,测定结果表明,实验对象的色泽鲜明且黄度值高,同时变红度值a*和色泽饱和度C*与果肉色泽密切相关;甜瓜中类胡萝卜素的主要成分β-胡萝卜素含量与变红度值a*在0.05水平上显著性相关;颜色指数、果肉色泽深浅与C*的关系相近。3.‘浙甜401’及其亲本‘M43.1’和‘H97.1’成熟期和采后温度处理的类胡萝卜素积累量差异明显。采用UPLC的方法测定‘浙甜401’及其亲本‘M43.1’和‘H97.1’的成熟期和采后不同温度贮藏时果肉各部位的类胡萝卜素含量,发现绿肉甜瓜父本‘M43.1’可以检测到β-胡萝卜素素和叶黄素,不同果肉部位类胡萝卜素总量介于0.60-1.00μg/g FW,橙肉甜瓜母本‘H97.1’只能检测到β-胡萝卜素,不同果肉部位含量4.90-16.92μg/g FW,子代‘浙甜401’表现白肉,可以检测β-胡萝卜素和叶黄素,不同果肉部位类胡萝卜素总量介于0.82-9.054μg/g FW。成熟果实贮藏过程中,3个品种的β-胡萝卜素含量在不同果肉部位均总体呈上升趋势,但同品种不同部位其含量的变化在不同贮藏温度间存在差异;随着‘浙甜401’果实贮藏时间的延长,叶黄素逐渐降低并最终降为0,且25℃下贮藏时叶黄素降解快于4℃下贮藏;‘M43.1’果实贮藏期间,叶黄素含量虽有所起伏,但即使贮藏18 d,其不同果肉中叶黄素含量也与贮藏前基本接近。***、CmLYCb基因的高表达和cmnced3、CmCCD4基因的低表达与‘浙甜401’在发育期间的转色有关。采用RT-qPCR的方法测定‘浙甜401’果实发育期间CmLYCb、CmPSY、cmnced3、CmCCD4基因在植株各部位的表达量,发现CmPSY在发育前期主要在营养器官中表达,在接近成熟期时主要在果实中表达;CmLYCb在各部位表达量先上升再下降;cmnced3在营养器官内的表达比较稳定,在果实各部位中表达量一直下降;CmCCD4在果实中表达量上升,在果柄端果肉和外果肉中的表达高于内果肉。5.采后温度处理下关键酶基因在‘浙甜401’及其亲本‘M43.1’和‘H97.1’果肉各部位表达量存在差异。‘浙甜401’在25℃贮藏时,外果肉中CmPSY有更高表达,内果肉和果柄处果肉在4℃贮藏时有更高表达;‘M43.1’果肉各部位CmPSY均在25℃有更高表达;‘H97.1’果肉各部位CmPSY均在4℃有更高表达。‘浙甜401’在4℃下贮藏时各部位CmLYCb均有更高表达;‘M43.1’果肉在两种贮藏温度中CmLYCb的表达量均逐渐下降并趋于0;‘H97.1’果实在相同温度贮藏时,CmLYCb的表达量均是内果肉>果梗处果肉>外果肉,各部位在4℃有更高表达。‘浙甜401’果实在不同温度下贮藏时,cmnced3表达量均呈现先下降再上升的趋势,而25℃处理可促进基因表达量提前开始上升;‘M43.1’果肉各部位cmnced3的表达量均是4℃低于25℃;但‘H97.1’中cmnced3的表达量变是25℃低于4℃。‘M43.1’果实在贮藏6 d时CmCCD4的表达量即趋于0;‘浙甜401’和‘H97.1’果实在25℃下贮藏,CmCCD4的表达量低于在4℃环境下贮藏的表达量。

关键词：甜瓜果肉色泽类胡萝卜素色差值 CmPSY CmLYCb cmnced3 CmCCD4 RT-qPCR

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