葡萄果實(shí)發(fā)育階段淀粉代謝分子機(jī)理與香氣相關(guān)基因表達(dá)分析.pdf

1、葡萄是糖積累型果實(shí)，同時(shí)又屬于呼吸非躍變型果實(shí)。葡萄果實(shí)在發(fā)育階段碳水化合物的代謝以蔗糖代謝為主，而淀粉代謝在果實(shí)發(fā)育過(guò)程中的作用卻鮮有報(bào)道。本研究以整個(gè)發(fā)育階段的葡萄果實(shí)為研究對(duì)象，首先分別對(duì)參與淀粉合成的AGPase小亞基編碼基因VvAPS和大亞基編碼基因VvAP、淀粉粒結(jié)合的淀粉合成酶編碼基因VvGBSS1和參與淀粉降解的α-淀粉酶編碼基因VvAMY的ORF進(jìn)行克隆，初步了解各基因的功能，之后分別在組織結(jié)構(gòu)、酶學(xué)和分子水平上對(duì)發(fā)育

2、階段的葡萄果肉和果皮組織中淀粉和蔗糖代謝機(jī)理進(jìn)行研究，初步探明淀粉在葡萄果實(shí)發(fā)育中的作用;以葡萄幼果和葉片為試材，分別對(duì)葡萄幼果和葉片中積累的淀粉進(jìn)行晝夜觀察，探究幼果中的碳水化合物代謝的晝夜節(jié)律;以（E)-β-丁香烯合成酶基因在果實(shí)發(fā)育階段的表達(dá)變化，探究葡萄果實(shí)萜類化合物的調(diào)控機(jī)理。主要研究結(jié)果如下:
　　1.本研究利用生物信息學(xué)方法預(yù)測(cè)出葡萄中參與淀粉代謝關(guān)鍵酶的4個(gè)編碼基因VvAPS、VvAPL、VvG BSS1和VvAM

3、Y，設(shè)計(jì)特異性引物，以葉片和果實(shí)混合cDNA為模板，進(jìn)行PCR克隆。利用進(jìn)化樹進(jìn)行同源性分析顯示，克隆所得的4個(gè)基因與其他物種有較高的同源性。
　　2.利用透射電鏡觀察發(fā)育階段葡萄的果皮和果肉組織中淀粉粒的變化，通過(guò)對(duì)發(fā)育階段的果肉和果皮組織中的淀粉和可溶性糖含量測(cè)定、淀粉代謝與蔗糖代謝相關(guān)酶活性和基因表達(dá)變化分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，淀粉粒存在于葉綠體中，淀粉作為暫時(shí)性貯藏物質(zhì)，參與幼果自身代謝。在葡萄幼果階段（花后28d），淀粉代謝酶A

4、GPase和蔗糖代謝酶SPS活性較高，相應(yīng)的酶編碼基因VvAPS、VvAPL和VvSPS表達(dá)水平趨勢(shì)也較高。果皮中的淀粉在轉(zhuǎn)熟期出現(xiàn)微量積累與果皮在果實(shí)成熟期作為能量“供應(yīng)站”有關(guān);果實(shí)經(jīng)歷轉(zhuǎn)熟期進(jìn)入成熟后，由于果皮和果肉中的BMY和AMY酶活性對(duì)淀粉的降解大于AGPase對(duì)淀粉的合成，導(dǎo)致果皮和果肉中的淀粉含量都大幅度下降，其中VvBMY對(duì)BMY的調(diào)控起到了重要作用;VvcwINV在果肉組織中的表達(dá)早于果皮，促進(jìn)果肉中糖卸載，使果肉中

5、糖的積累早于果皮。蔗糖代謝其他相關(guān)酶SuS、AI、NI以及相關(guān)基因VvSuS、Vv GIN1、VvGIN2、VvNIN也為葡萄果實(shí)發(fā)育階段糖的積累發(fā)揮了重要作用，這說(shuō)明葡萄果實(shí)中糖的積累不僅僅是由單一酶起作用，而是各種酶和基因共同調(diào)控的結(jié)果，因此在研究糖積累機(jī)理時(shí)應(yīng)考慮幾種蔗糖代謝酶的綜合作用。
　　3.以葉片和幼果為材料，分別對(duì)葉片和果實(shí)中的碳水化合物、淀粉和蔗糖代謝相關(guān)酶和基因的晝夜變化情況進(jìn)行分析，結(jié)果表明:葡萄葉片和幼果都

6、以淀粉作為暫時(shí)的貯藏物質(zhì)，幼果自身依靠光合作用積累淀粉，在夜間大量降解用于其他代謝，同時(shí)幼果又作為具有一定吸收能力的庫(kù)，調(diào)集葉片中積累的蔗糖用于果實(shí)代謝消耗。幼果和葉片中淀粉和蔗糖代謝的酶活性變化及相關(guān)基因的表達(dá)變化都呈現(xiàn)一定的晝夜節(jié)律規(guī)律。
　　4.(E)-β-丁香烯合成酶是形成果實(shí)香氣物質(zhì)的一種萜類合成酶，為確定葡萄果實(shí)發(fā)育過(guò)程中編碼該酶基因的調(diào)控作用，本研究以‘德引84-1’葡萄果實(shí)為試材，利用熒光定量RT-PCR初步分析了