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红肉脐橙（Citrus sinensis Osbeck cv. Cara Cara navel orange）果实品质性状差异形成机理研究

作　者: 刘曦
导　师: 徐娟
学　校: 华中农业大学
专　业: 果树学
关键词: 红肉脐橙类胡萝卜素柠檬苦素类似物 ABA 基因表达基因芯片
分类号: S666.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

红肉脐橙是华盛顿脐橙的芽变,其果肉因积累大量的番茄红素而呈粉红色。番茄红素属于类胡萝卜素,是萜类物质的一种。本研究以红肉脐橙为实验材料,以黄肉品种清家脐橙为对照,分析了两年间果实发育过程中几种萜类物质：类胡萝卜素、柠檬苦素类似物、ABA及其与之相关的糖酸的变化规律和类胡萝卜素代谢途径关键酶基因的表达,并利用Microarray技术分析了两者转录组的差异,以期为柑橘果实红肉性状的形成机理提供更多的理论依据。主要研究结果如下：1.利用HPLC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实有色层、白皮层、囊衣、汁胞中类胡萝卜素的组成与含量变化。结果表明红肉脐橙中类胡萝卜素总量显著高于清家脐橙,且其组成也存在差异。红肉脐橙中积累了八氢番茄红素、六氢番茄红素和番茄红素等线性类胡萝卜素,而清家脐橙则以积累β-胡萝卜素、β-隐黄质和紫黄质为主。2.利用Real-time PCR测定红肉脐橙与清家脐橙果实有色层、白皮层、囊衣、汁胞中类胡萝卜素代谢途径关键酶基因的表达。结果发现红肉脐橙汁胞中番茄红素的大量积累与PSY的上调表达有关,与LCY类基因表达水平的密切程度较低。而在红肉脐橙果皮中,PSY的表达量也显著上调,但仅有少量番茄红素积累,说明汁胞和果皮中调控番茄红素积累的机制存在差异。3.利用HPLC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实有色层、白皮层、囊衣、汁胞中柠檬苦素类似物的含量变化。结果表明两者果实中的柠檬苦素和诺米林素均随着生长发育过程显著下降,但红肉脐橙中的含量始终显著高于清家脐橙。4.利用HPLC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实中ABA含量的变化,发现在果实发育前期ABA逐渐积累,成熟期时迅速下降,而此时,类胡萝卜素的积累在两者果肉中达到最大。整个发育时期红肉脐橙果肉中类胡萝卜素含量显著高于清家脐橙,而其ABA含量却始终低于清家脐橙5.利用GC测定了不同发育时期红肉脐橙与清家脐橙果实中可溶性糖和有机酸的组成与含量变化。结果发现二者汁胞中最主要的可溶性糖成分是蔗糖,且红肉脐橙中的含量显著高于清家脐橙。柠檬酸是红肉脐橙和清家脐橙汁胞中最主要的有机酸。除柠檬酸外,苹果酸和奎宁酸含量在整个发育阶段均较低。在红肉脐橙中,其可溶性糖和有机酸含量均明显上升。6.利用Microarray筛选果实发育过程中差异表达的基因。结果发现共有1453条基因差异表达,涉及91条与果实性状形成相关的代谢途径,其中包括类胡萝卜素合成途径、萜类代谢途径、丙酮酸代谢途径、淀粉和蔗糖代谢途径、三羧酸代谢途径及糖酵解代谢途径等,与生化测定的结果相符。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
缩略词表  10-11
1 前言  11-24
  1.1 课题提出  11-12
  1.2 前人研究进展  12-22
    1.2.1 植物的萜类及其代谢  12-14
      1.2.1.1 植物中的萜类化合物  12
      1.2.1.2 植物中萜类的合成及其代谢  12-14
    1.2.2 植物类胡萝卜素代谢研究  14-19
      1.2.2.1 植物类胡萝卜素代谢途径  14-15
      1.2.2.2 植物类胡萝卜素代谢调控  15-17
      1.2.2.3 柑橘果实类胡萝卜素代谢研究  17-19
    1.2.3 柑橘果实柠檬苦素类似物的代谢研究  19-20
      1.2.3.1 果实中柠檬苦素类似物的种类和含量变化  19
      1.2.3.2 柠檬苦素类似物的合成与代谢  19-20
    1.2.4 植物激素对果实品质的影响  20-22
      1.2.4.1 植物激素的生物合成  20-21
      1.2.4.2 植物激素对类胡萝卜素积累的影响  21-22
      1.2.4.3 植物激素对糖积累的影响  22
  1.3 本研究的内容、目的及意义  22-24
2 材料与方法  24-33
  2.1 材料  24
    2.1.1 实验材料  24
    2.1.2 主要生化试剂  24
  2.2 方法  24-33
    2.2.1 果实着色品质的检测  24-25
      2.2.1.1 色差法度量果实的外观成熟度  24-25
      2.2.1.2 色差指标描述  25
    2.2.2 色素的HPLC测定  25-26
      2.2.2.1 类胡萝卜素的提取  25
      2.2.2.2 类胡萝卜素的HPLC分析  25-26
      2.2.2.3 类胡萝卜素定性和定量分析  26
    2.2.3 ABA的HPLC测定  26-27
      2.2.3.1 ABA的提取  26-27
      2.2.3.2 ABA的HPLC分析  27
      2.2.3.3 标准曲线的绘制  27
      2.2.3.4 ABA的定性定量分析  27
    2.2.4 柠檬苦素及诺米林素的HPLC测定  27-28
      2.2.4.1 柠檬苦素和诺米林素的提取  27
      2.2.4.2 柠檬苦素和诺米林素的HPLC分析  27-28
      2.2.4.3 标准曲线的绘制  28
      2.2.4.4 柠檬苦素和诺米林素的定性定量分析  28
    2.2.5 可溶性糖和有机酸的GC测定  28-29
      2.2.5.1 可溶性糖和有机酸的提取  28
      2.2.5.2 糖、酸的GC分析条件  28
      2.2.5.3 主要糖酸成分定性  28-29
      2.2.5.4 标准曲线绘制  29
    2.2.6 RNA提取  29-30
      2.2.6.1 RNA提取试剂  29
      2.2.6.2 RNA提取步骤  29-30
    2.2.7 Real time RT-PCR分析  30-32
      2.2.7.1 cDNA第一链的合成  30
      2.2.7.2 类胡萝卜素合成基因表达分析  30-31
      2.2.7.3 CsLCYb表达分析  31-32
    2.2.8 基因芯片分析  32-33
3 结果与分析  33-52
  3.1 果实发育过程果皮、果肉色泽变化  33
  3.2 类胡萝卜素代谢分析  33-47
    3.2.1 2007-2008年果实不同组织中类胡萝卜素含量和代谢途径中基因表达变化  33-42
      3.2.1.1 有色层中类胡萝卜素含量和代谢途径中基因表达的差异  33-35
      3.2.1.2 白皮层中类胡萝卜素含量和代谢途径中基因表达的差异  35-37
      3.2.1.3 囊衣中类胡萝卜素含量和代谢途径中基因表达的差异  37-39
      3.2.1.4 汁胞中类胡萝卜素含量和代谢途径中基因表达的差异  39-42
    3.2.2 2008-2009年果实不同组织中类胡萝卜素含量和代谢途径中基因表达的差异  42-47
      3.2.2.1 有色层中类胡萝卜素代谢途径基因表达的差异  42-43
      3.2.2.2 白皮层中类胡萝卜素代谢途径基因表达的差异  43-44
      3.2.2.3 囊衣中类胡萝卜素代谢途径基因表达的差异  44-45
      3.2.2.4 汁胞中类胡萝卜素代谢途径基因表达的差异  45-47
  3.3 汁胞中ABA含量在果实发育过程中的变化  47
  3.4 果实中柠檬苦素和诺米林素含量变化 #37利用本实验室丁帆和王壮提供数据对果实中的柠檬苦素和诺米林素进行分析  47-49
    3.4.1 2007-2008年果实不同组织中柠檬苦素和诺米林素含量变化  47-48
    3.4.2 2008-2009年果实不同组织中柠檬苦素和诺米林素含量变化  48-49
  3.5 果实汁胞中可溶性糖和有机酸含量变化  49-50
  3.6 基因芯片分析  50-52
4 讨论  52-56
  4.1 红肉脐橙和清家脐橙果实类胡萝卜素代谢差异  52-53
  4.2 果实类胡萝卜素代谢与ABA积累的关系  53-54
  4.3 红肉脐橙和清家脐橙果实萜类代谢差异  54-55
  4.4 后期相关研究工作的建议  55-56
参考文献  56-65
致谢  65

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