桃果實(shí)中類胡蘿卜素合成基因的克隆及其對(duì)藍(lán)光的響應(yīng)機(jī)制研究.pdf

1、桃（Prunus persica L.）原產(chǎn)于我國(guó)，是栽培歷史悠久的果樹種類之一。成熟的桃果實(shí)中富含一系列復(fù)雜的植物次生代謝類物質(zhì),如酚酸類、黃酮醇類、黃烷-3-醇類、花色苷類和類胡蘿卜素等。其中類胡蘿卜素既是桃果實(shí)中抗氧化物質(zhì)的主要成分，也是影響桃果實(shí)色澤的主要因素之一。本文以桃果實(shí)為試驗(yàn)材料，以果實(shí)類胡蘿卜素合成代謝途徑為核心內(nèi)容，探討在不同品種桃果實(shí)的不同發(fā)育組織、不同成熟階段以及采后藍(lán)光處理過程中類胡蘿卜素的積累及其合成途徑中相

2、關(guān)基因（PpFPPS、PpGGPPS、PpPSY、PpPDS、PpZDS、PpbLCY和PpbHY）的表達(dá)之間的關(guān)系，以期為桃果實(shí)類胡蘿卜素合成及著色調(diào)控提供依據(jù)。此外，為了揭示藍(lán)光對(duì)類胡蘿卜素合成的調(diào)控機(jī)制，分別從桃果實(shí)中克隆了2個(gè)藍(lán)光受體（向光素和隱花色素）基因的cDNA全長(zhǎng)序列并進(jìn)行表達(dá)分析。研究結(jié)果分述如下：
　?。?）利用RT-PCR結(jié)合RACE的方法，從桃果實(shí)中克隆了上述7個(gè)類胡蘿卜素合成途徑中相關(guān)基因的cDNA全長(zhǎng)序

3、列。序列和生物信息學(xué)分析結(jié)果表明：PpFPPS和PpGGPPS均含有典型的天冬氨酸富集區(qū)FARM和SARM；PpPSY的鯊烯合酶特異識(shí)別區(qū)域和八氫番茄紅素合成酶特異識(shí)別區(qū)域?yàn)?PSY特有功能區(qū)域；PpPDS編碼的氨基酸 N-端第108-138位氨基酸殘基為二核苷酸結(jié)合域，C-端第527-546位氨基酸殘基為類胡蘿卜素結(jié)合域；PpZDS的N-端第64-94個(gè)氨基酸殘基為ZDS特征序列域，同屬于NAD_binding_8超級(jí)家族；PpbHY

4、序列上存在著兩組模體為“HXXXXH”+“HXXHH”（X為任意氨基酸）的保守組氨酸序列。
　?。?）“金麗”和“湖景”品種嫩芽中的β-胡蘿卜素、葉黃素和玉米黃素含量較高。類胡蘿卜素合成相關(guān)基因在“金麗”苞、花、芽、軟核果和硬核果中的表達(dá)總體上要高于“湖景”。在不同成熟階段的“金麗”桃果實(shí)中，β-胡蘿卜素和葉黃素含量較多。類胡蘿卜素合成相關(guān)基因在中果皮中的表達(dá)趨勢(shì)與桃果實(shí)總胡蘿卜素、β-胡蘿卜素和葉黃素變化一致。果實(shí)膨大期后，Pp

5、FPPS和PpGGPPS在外果皮中的表達(dá)顯著高于中果皮。PpPDS表達(dá)水平與總類胡蘿卜素、β-胡蘿卜素、β-隱黃素、玉米黃素和葉黃素含量呈顯著正相關(guān)。PpbHY表達(dá)水平與β-胡蘿卜素和葉黃素含量呈顯著正相關(guān)。這表明PpFPPS、PpGGPPS、PpPDS和PpbHY可能是調(diào)控桃果實(shí)類胡蘿卜素合成與積累的關(guān)鍵基因。
　?。?）經(jīng)1-MCP（10μL/L）處理的桃果實(shí)，類胡蘿卜素合成相關(guān)基因的表達(dá)受到明顯抑制，但這種抑制效應(yīng)因?yàn)殡S后的

6、藍(lán)光處理（40μmol/m2s）而得到了有效緩解。除PpFPPS外，其他類胡蘿卜素合成相關(guān)基因在貯藏第10天后表達(dá)量均顯著增高，這表明其誘導(dǎo)了類胡蘿卜素的生物合成與積累。
　?。?）利用RT-PCR結(jié)合RACE的方法，從桃果實(shí)中克隆了向光素基因PpPHOT1以及隱花色素基因PpCRY2的cDNA全長(zhǎng)序列。序列和生物信息學(xué)分析結(jié)果表明：PpPHOT1含有向光素所共有的蛋白保守功能域，即N端的LOV結(jié)構(gòu)域和C端的絲/蘇氨酸激酶結(jié)構(gòu)域；

7、而 PpCRY2則含有隱花色素所共有的蛋白保守功能域，即N端的光裂解酶類似結(jié)構(gòu)域（PHR）和C端的氨基酸延伸區(qū)即DAS功能域。藍(lán)光處理顯著增強(qiáng)了桃果實(shí)PpPHOT1和PpCRY2基因的表達(dá)。1-MCP和藍(lán)光先后處理的“金麗”果實(shí)中PpPHOT1和PpCRY2的表達(dá)與PpGGPPS、PpPSY、PpbLCY和PpbHY的表達(dá)呈顯著正相關(guān)，這可能是1-MCP和藍(lán)光先后處理的“金麗”果實(shí)類胡蘿卜素含量高于其他處理的原因之一，而PpPHOT1和