草莓果實糖代謝分子生理機(jī)理研究.pdf

1、草莓是我國第二大漿果，栽培面積和產(chǎn)量僅次于葡萄。草莓果實營養(yǎng)豐富，味道鮮美，深受消費(fèi)者歡迎。近年來隨著栽培面積及產(chǎn)量的增長，市場競爭日趨激烈，提高草莓果實品質(zhì)已經(jīng)成為焦點(diǎn)。但我國多數(shù)草莓品種果實含糖量低，風(fēng)味偏淡，這在一定程度上制約了草莓的發(fā)展。糖含量是果實品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，糖還是酸、類胡蘿卜素和其它營養(yǎng)成分及芳香物質(zhì)合成的基礎(chǔ)原料，糖含量直接影響果實食用價值及商品價值。因此，研究草莓果實糖積累生理及分子機(jī)理，可以闡明果實糖調(diào)控機(jī)制，

2、為科學(xué)調(diào)控草莓果實品質(zhì)提供理論依據(jù)。 本研究以浙江、上海等地區(qū)栽培較廣的櫪乙女草莓(Pragarz'axa／Tal2assaDuch．cv．Tochiotome)和發(fā)展較快的章姬草莓(Fragar／axanal2c~ssaDuch．cv．Zoji)為試材，研究了果實蔗糖、己糖積累的生理機(jī)制及調(diào)控機(jī)理，克隆了己糖代謝關(guān)鍵酶基因，研究了這些基因在草莓果實發(fā)育進(jìn)程中的表達(dá)及調(diào)控表達(dá)模式，主要研究結(jié)果如下： l、糖含量分析表明，

3、花后第1～5周，櫪乙女果實中以己糖為主，第5周開始到第8周蔗糖迅速積累，成熟時達(dá)到高峰，約占總可溶性糖含量的44.9﹪。葡萄糖和果糖在花后l～5周持續(xù)積累，第5到第7周略有下降，之后略有上升，成熟期果糖和葡萄糖分別占總糖含量的27．6﹪、27.5﹪。果實中總糖含量在整個果實發(fā)育過程中持續(xù)增加。 2、酶活性分析表明，花后第1～6周果實中SPS活性基本呈下降趨勢，第6周到成熟期SPS活性略有上升。蔗糖合成酶合成方向活性(SS-S)花

4、后1周水平較高，第2周急劇下降，到第4周略有上升，之后急劇下降，第5周到成熟期活性變化較小。蔗糖合成酶分解方向活性(SS—C)在果實發(fā)育的整個過程中都略小于SS—S活性，花后1周水平較高，第2周急劇下降，第2周起到第4周緩慢下降，之后急劇下降，第5周到成熟活性變化較小。酸性轉(zhuǎn)化酶AI在整個果實發(fā)育過程中都高于中性轉(zhuǎn)化酶M的活性。AI活性除第2周到第3周和第5周到第6周略有上升外，第1周到第7周AI活性總體呈下降趨勢，在成熟期AI活性急劇

5、上升。M活性從第1周到第5周呈緩慢下降，第5周開始到成熟M活性變化很小。 3、己糖激酶活性在果實發(fā)育初期最高，隨后快速下降，第2周到7周呈緩慢下降趨勢，從第7周到果實成熟略有上升。果糖激酶活性在花后第1周到第2周呈下降趨勢，第3周快速上升達(dá)到最高，隨后起到第6周酶活性急劇下降，從第6周開始到成熟期略有上升。統(tǒng)計分析表明，己糖激酶活性與己糖積累呈負(fù)相關(guān)，但是相關(guān)性均未達(dá)到顯著水平。 4、疏果使櫪乙女草莓果實蔗糖、葡萄糖、果

6、糖及總糖含量上升19．2﹪～22.1﹪，蔗糖合成和分解方向、己糖激酶和果糖激酶活性均低于對照，其中蔗糖分解方向酶活性下降幅度明顯大于合成方向。遮光和摘葉措施使成熟草莓果實中蔗糖、葡萄糖、果糖水平明顯下降，總糖水平明顯低于對照，果實中蔗糖分解方向酶活性及合成方向活性均明顯高于對照，前者上升幅度明顯大于后者，己糖激酶和果糖激酶活性明顯大于對照。 5、對草莓總RNA提取方法進(jìn)行了改進(jìn)，用2一BE去除了草莓果實中的大部分多糖。設(shè)計簡并引

7、物，通過盯一PCR技術(shù)，首次從草莓葉片中分離到了3個己糖激酶基因，命名為FatIXKl、FaHXK2,Fa＃XK3。Fa＃XKl，GenBank登錄號：DQ641514，538bp，編碼178個氨基酸，F(xiàn)aNXK2,6enBank登錄號：DQ641515，538bp，編碼179個氨基酸，F(xiàn)a＃XK3，GenBank登錄號：DQ641516，463bp，編碼154個氨基酸。這3個基因編碼蛋白質(zhì)序列中均有植物己糖激酶特有的磷酸化位點(diǎn)、糖識別

8、位點(diǎn)和糖結(jié)合位點(diǎn)。FaIIXKl、Fa＃XK2、Fa＃XK3核苷酸序列與桃、水稻、煙草等植物的相似性為75～83﹪，蛋白質(zhì)序列相似性為62～93﹪。 6、表達(dá)分析顯示，~aHXKl在章姬果實發(fā)育的各個時期均表達(dá)，成熟期表達(dá)量最高；在果實發(fā)育的不同時期均能檢測到Fa＃XK2的表達(dá)，在轉(zhuǎn)色期(第7周)表達(dá)量較低；FaHXK3在果實發(fā)育早期(第2、3周)和中期(第6周)表達(dá)量較低，轉(zhuǎn)色期不表達(dá)，成熟期表達(dá)量最高。盛花期后用6﹪葡萄糖噴

9、灑植株，與對照相比，糖處理的果實中在各個時期均未檢測到FaHXKl的表達(dá)，F(xiàn)a＃XK2表達(dá)在果實發(fā)育前期降低，而在果實發(fā)育第6周和第7周增強(qiáng)，成熟期表達(dá)量降低；FaHXK3在果實發(fā)育第2周和第3周不表達(dá)，第7周對照果實中不表達(dá)，而處理果實中表達(dá)，成熟期處理果實中不表達(dá)。 7、設(shè)計簡并引物，通過RT一PCR技術(shù)首次分離到了1個草莓果糖激酶基因，命名為FaFRKl(GenBank登錄號：DQ641517)。?a?RKl長度為552b

10、p，編碼183個氨基酸。同源性分析顯示，F(xiàn)aFRKl核苷酸序列與馬鈴薯、番茄、擬南芥、水稻等植物相似性為78～85﹪，蛋白質(zhì)序列相似性為60～76﹪。 8、表達(dá)分析顯示，F(xiàn)aFRKl在果實發(fā)育早期表達(dá)量較低，在第3周到成熟期的其它幾個時期均可以檢測到較高的表達(dá)量。葡萄糖處理植株后，?a?RKl在果實發(fā)育初期表達(dá)量明顯增加，而在成熟期表達(dá)量較對照有所下降。 9、根據(jù)OenBank中已經(jīng)登錄的草莓細(xì)胞壁酸性轉(zhuǎn)化酶基因AF00

11、0521，設(shè)計一對特異引物，通過RT一PCR方法從草莓葉片中分離到了酸性轉(zhuǎn)化酶基因，該基因長為604bp，編碼200個氨基酸，BLAST檢索顯示，該核苷酸序列與AF000521相似性為98﹪。半定量RT一PCR表達(dá)分析顯示，草莓果實發(fā)育第2周、第3周、第6周和第8周均可檢測到酸性轉(zhuǎn)化酶基因表達(dá)，其中第2周表達(dá)量較小，轉(zhuǎn)色期(第7周)該基因不表達(dá)。葡萄糖處理植株后，與對照相比，果實發(fā)育第2周和第3周轉(zhuǎn)化酶基因不表達(dá)，第6周表達(dá)減弱，而第7