基于LOX途径的果实香气物质形成与调控解析

【摘要】本论文围绕果实香气物质生物合成分子机制的科学问题,以具有不同类型香气转化特征的桃果实(PrunuspersicaL.Batschcv.Yulu)和模式果实番茄(Solanumlycopersicum)为材料,通过SPME-GC-MS技术开展香气物质鉴别,利用ESTree数据库(http://www.itb.cnr.it/estree/)克隆基因及家族成员,以实时定量PCR为技术手段研究了基因的表达模式,并结合转基因方法,综合开展了基于LOX途径的果实香气物质形成与调控研究。主要研究结果如下：1、桃果实采后成熟进程中香气物质的变化规律。桃果实后熟过程中,果实硬度迅速下降,乙烯释放量明显上升。伴随桃果实后熟进程,己醛、反-2-己烯醛、反-2-己烯醇和顺-3-己烯醇等“青香型”香气物质的含量趋于下降,采后1d下降显著,之后维持在较低水平；顺-3-已烯基乙酸酯、γ-六内酯、γ-十内酯和δ-十内酯等“果香型”香气物质含量持续积累,γ-八内酯的含量在采后3d达到最大值。采后成熟过程中,桃果实香气品质由“青香型”向“果香型”转变。2、桃果实后熟过程中LOX途径基因家族不同成员的表达模式存在差异。PpLOX2和PpLOX3的表达量持续下降,而PpLOX1和PpLOX4的表达水平随着乙烯跃变而增强。PpHPL1和PpADH1-3转录本含量均随着果实成熟进程而减少,而PpAAT1的表达水平在采后2d达到峰值,然后下降。亚麻酸和亚油酸的含量随着果实成熟呈现持续积累趋势,伴随有PpFAD1和PpFAD2表达水平的明显增加。基于PCA统计方法的结果表明,果实组织C6醛和醇类物质的含量与PpLOX2、PpLOX3、PpHPL1和PpADH1-3等基因的表达水平聚类,表明它们有着类似的变化趋势。3、TomloxC参与番茄果实重要香气物质C5化合物的生物合成。利用转基因抑制TomloxC的表达导致番茄果实中己醛、己醇、顺-3-己烯醛和顺-3-己烯醇等C6香气物质含量减少至野生型对照果实的1%左右,1-戊烯-3-醇、1-戊烯-3-酮和戊醛等C5物质的含量减少至野生型对照的22-31%,戊醇和顺-2-戊烯-1-醇等C5香气物质的含量也明显降低。抑制LeHPL的表达导致番茄果实中C6醛和醇类香气物质含量的显著下降,但显著地促进了上述C5香气物质含量的积累,总含量增加了约4倍。基因表达结果显示,转基因番茄果实中TomloxC和LeHPL内源基因的表达被显著抑制,但抑制TomloxC的表达并未影响果实中TomloxD和TomloxF的表达水平。上述结果表明,C5香气物质的形成依赖于LOX,抑制LeHPL表达可以显著增加番茄果实中C5化合物含量。4、番茄叶片的实验结果进一步验证了TomloxC参与C5香气物质的生物合成。通过机械伤和病菌侵染等处理措施,研究发现C5化合物在TomloxC-AS植株叶片中的含量显著低于野生型对照,该化合物的合成可以被机械伤诱导,但不受黄单胞病菌(Xanthomonascampestrispv.vesicatoria,Xcv)侵染影响。TomloxC-AS转基因番茄叶片组织中C5物质含量的显著降低促进了番茄叶片中亚麻酸含量的积累,但并未改变植株对Xcv的抗性。上述结果表明,TomloxC参与了番茄叶片C5化合物合成。
【作者】申济源；
【导师】陈昆松；葛毅强；HarryKlee；
【作者基本信息】浙江大学，果树学，2013，博士
【关键词】果实；桃；番茄；香气物质；LOX途径；脂肪酸；

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