外源腐胺促进苹果果皮花青苷积累的效应

为了探讨外源施加腐胺对苹果果皮花青苷合成相关基因的调控效应和果实着色的影响, 摘袋当天对苹果品种红富士(Malus domestica Borkh. ‘Red Fuji’)果实喷施50 mg.L-1腐胺(putrescine, Put), 利用分光光度计和高效液相色谱仪分别对苹果果皮花青苷含量及其组成进行了分析; 利用实时荧光定量PCR法检测了转录调节因子MYB1和5个花青苷合成结构基因的转录水平。结果表明: (1) 外源喷施Put对于苹果果皮中花青苷的积累具有明显的促进效应, 在果实采收时, 处理组果皮中的花青苷含量为对照组的1.9倍; (2) 处理果实的果皮中含有矢车菊素阿拉伯糖苷(cyaniding-3-arabinoside, Cy-3-ara), 而在相同条件下, 对照组中未能检测到Cy-3-ara; (3) Put处理对于转录调节因子MYB1和类黄酮3, 5-糖苷转移酶(UDP-glycose: flavonoid 3-O-glycosyltransferase, UFGT)基因的转录有明显的促进作用, 摘袋后第1天和第3天, Put处理组的MYB1转录水平分别为对照组的1.6和2.0倍, UFGT变化趋势与MYB1类似, 查耳酮异构酶(chalcone isomerase, CHI)、花青素苷元还原酶 (anthocyanidin reductase, ANR)和无色花青素加双氧酶(leucoanthocyanidin dioxygenase, LDOX)等基因的转录水平在Put处理初期也表现为明显上升, 特别是 LDOX基因, 其转录水平在处理后第1天和第3天分别达到对照的10.2和3.8倍。在所研究的基因中, 二氢类黄酮还原酶(dihydroflavonol 4-reductase, DFR)基因是唯一一个经Put处理后其转录水平受到强烈抑制的基因, 且这种抑制作用在摘袋后第3天最为明显, 对照组的DFR转录水平为Put处理组的2.3倍。     

ABA信号通路对葡萄果皮花青苷生物合成的调控机制研究

以‘红巴拉多’葡萄为试验材料,在转色前期(约花后6周)用300 mg/L的ABA对果穗进行处理,以清水处理为对照;测定不同发育时期葡萄果实的单果重、可滴定酸、可溶性固性物等生理指标,同时测定果皮中总花青苷及ABA含量;检测不同发育时期果皮中ABA信号通路和花青苷生物合成相关基因表达量,克隆6个与花青苷生物合成相关基因的启动子,并预测启动子中的顺式作用元件,在转录调控水平上探讨ABA信号通路对葡萄果皮花青苷生物合成的调控作用。结果表明:(1)ABA处理的葡萄果实可溶性固形物含量明显提高、可滴定酸含量下降。(2)ABA处理显著提高了‘红巴拉多’葡萄果皮的着色水平以及总花青苷和ABA含量。(3)ABA处理后,9个ABA信号通路基因以及6个花青苷生物合成相关基因表达水平明显提高。(4)6个花青苷生物合成相关基因的启动子序列中均含有多个与ABA响应相关的ABRE作用元件。研究发现,9个ABA信号通路基因可能在葡萄果皮着色中发挥着重要作用,其中2个VvABFs转录因子可能直接作用于含有ABRE元件的花青苷生物合成相关基因的启动子序列,推测可通过调控这些基因的转录水平来调控葡萄果皮花青苷的积累。     

除内袋时间及摘叶对红富士苹果果实品质的影响

研究了红富士苹果除内袋时间、摘叶时间和摘叶数量对冠层光照条件、果实品质及一年生枝条贮藏营养的影响.结果表明:除内袋时间适当提前可明显提高单果质量、果皮花青苷含量和果实着色面积(P<0.05),与9月30日(果实采前18 d)除内袋处理相比,9月24日(果实采前24 d)除内袋处理的单果质量、果皮着色面积和花青苷含量分别提高了10.98%、28.15%和13.44%,但除内袋时间对果实硬度、可溶性固形物和可滴定酸含量的影响差异不显著.当分别摘除果实周围15、30和45 cm以内的叶片后,果实周围的光照环境得到了明显的改善,3种摘叶处理均极显著提高了果实周围的相对光照强度(P<0.01),比摘叶前分别增加了70%、95%和115%;摘除果实周围30～45 cm以内的叶片有利于果皮着色和花青苷的积累;不同摘叶处理对枝条贮藏营养和第二年的萌芽率无显著影响.表明提前摘除内袋,并摘除离果实30～45 cm距离以内的叶片对果实外观及品质有明显促进作用.     

套袋对‘秋雪’桃果实品质及花青素合成相关基因表达的影响

为了探讨套袋对桃(Prunus persica)果实品质及花青素合成相关基因表达的影响,以‘秋雪’桃为试材,研究了套袋处理与未套袋组间果实生长发育过程中果皮花青苷含量、果实大小、果肉糖含量及花青素合成相关基因表达变化规律,同时比较了采收前两类果实的香气物质差异。结果表明:套袋果皮的花青苷含量取袋前显著低于未套袋组,取袋后迅速上升,采收时与未套袋组相当;套袋不同程度地降低了果实可溶性总糖和还原糖含量,取袋后有所上升,但始终低于未套袋组;对花青苷代谢途径中的关键基因表达分析发现,套袋处理的果实中各基因的表达与未套袋组相比均表现下调趋势,而套袋果在取袋后各基因的表达迅速上升,其中F3H、LDOX、DFR、ANR和CHI基因采收前与未套袋组表达水平相当,而UFGT基因的表达水平超出未套袋组3倍以上;供试桃共检测到71种香气物质,套袋处理的香气物质成分总含量低于未套袋组,套袋提高了果实中醛类和醇类物质含量,增加了酸类物质含量,但降低了酯类物质含量。研究表明,套袋可以提高果实外观品质,但同时对果实风味有一定负面影响。     

红肉葡萄果实发育过程中花青苷组分变化与基因表达规律分析

以红肉葡萄新种质‘钟山红玉’为实验材料,通过高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)检测‘钟山红玉’从幼果到成熟期果皮、果肉中的花青苷组分及含量,并利用实时荧光定量PCR检测不同发育时期花青苷合成相关基因的表达水平,研究其不同果实发育时期果皮、果肉中的花青苷组分变化,以及相关基因表达规律,探索红肉葡萄果实呈色机制,为葡萄果实品质改良育种提供理论依据。结果表明:(1)‘钟山红玉’果皮和果肉中共检测出13种花青苷且都为单糖苷花青苷,与欧亚种葡萄亲缘关系较近。(2)‘钟山红玉’果皮、果肉中均检测出了欧亚种葡萄中很少有的天竺葵素3-O-葡萄糖苷;果皮中飞燕草素类(飞燕草素-、锦葵色素-、矮牵牛素-)花青苷衍生物含量显著高于矢车菊素类(矢车菊素-、芍药素-)花青苷衍生物,而在果肉中则两大类花青苷含量相近,这与果皮中较高的F3′5′H基因表达量有关,且在果皮中酰基化花青苷比例显著高于果肉。(3)花青苷合成相关基因MYBA2和UFGT在‘钟山红玉’不同发育时期的表达变化规律一致,UFGT基因在果肉中基本不表达,而MYBA2可能是决定‘钟山红玉’果肉转色的关键因子;并且ABA响应相关基因PYL1在‘钟山红玉’发育时期的表达规律与OMT和LDOX基因一致。     

套袋对苹果发育过程中果皮色素及果肉糖含量的影响

以富士苹果'长富2号'品系为试材,研究了套袋后果实生长发育过程中果皮色素含量、果肉糖含量及取袋后果皮色素、糖含量和PAL活性等品质形成因子的变化规律.结果显示:套用双层纸袋能显著降低红富士苹果果皮叶绿素含量,并以叶绿素a降低幅度较大,且与总叶绿素含量呈基本一致的下降变化趋势,而果皮类胡萝卜素降低幅度较小;果皮的花青苷含量取袋前显著低于对照,取袋后迅速上升,并在取袋后6 d超过对照,采收时超过对照1倍以上;果实PAL酶活性取袋后呈先升后降的趋势,取袋后4 d活性超过对照,取袋后6 d活性达到最高值;套袋不同程度地降低了果实可溶性总糖和还原糖含量,取袋后可溶性总糖、果糖和葡萄糖含量上升,蔗糖含量在取袋后4 d内迅速上升而后下降,但套袋果始终低于对照果.研究表明,套袋可以显著降低果皮中叶绿素的含量,促进花青苷积累,从而减少叶绿素对果实着色的干扰,提高果实外观品质,但同时也部分减少了果实总糖的含量,对果实内在品质有一定负面影响.     

外源脱落酸对桃果实着色及相关基因表达的影响

以‘美香’桃为试验材料,于果实着色前用1 000、500、300mg/L的脱落酸(ABA)溶液处理果实,研究了ABA处理促进桃果皮着色的效果以及对果皮花色素苷合成相关基因表达的影响。结果表明:ABA处理显著提高了成熟果实可溶性固形物含量和果皮花色素苷含量;明显改善了果实着色,且以1 000mg/L效果最为明显。ABA处理显著促进了查尔酮合成酶基因(CHS)和二氢黄酮醇4-还原酶基因(DFR)的前期转录水平,同时促进了类黄酮葡萄糖苷转移酶基因(UFGT)和花色素合成酶基因(LDOX)表达高峰的前移。据此推测ABA可能参与了桃果实花色素苷合成的调控,对花色素苷合成具有促进作用。     

谷氨酸和TDZ对荔枝果皮着色及果实品质的影响

为提前或延迟果实的成熟,改善果实品质,以荔枝(Litchi chinensis Sonn.)早熟品种‘三月红’和‘水东’为试验材料,在盛花后50 d用谷氨酸(Glu)和TDZ(Thidiazuron)进行处理,研究Glu和TDZ对果皮着色和果实品质的影响。结果表明,Glu能促进果皮转红,500~1500 mg L-1范围内随浓度增加果皮红色面积加大,果皮的花青苷含量增加。1500 mg L-1Glu处理的‘三月红’‘、水东’果皮花青苷含量分别达到8.62 U g-1、11.53 U g-1,分别比对照高出1.33、1.25倍。同时,Glu处理能促进‘三月红’总糖的积累,但对两品种果实大小和质量的影响不大。TDZ显著迟滞果实着色,果实转红延后,果皮花青苷含量降低。5.0 mg L-1TDZ处理的‘三月红’‘、水东’果皮花青苷仅为1.23和3.4 U g-1,显著低于对照。TDZ处理两品种果实的可溶性固形物、总糖含量均下降,但果实大小和质量均增加。因此,Glu能促进荔枝果实转色成熟,TDZ则抑制果实转色。     

2个石榴品种果皮花色苷合成相关基因表达分析

以2个不同红色石榴品种‘红宝石’和‘墨石榴’为试验材料,采用荧光定量PCR方法,分析花色苷合成相关基因CHS、CHI、F3H、DFR、ANS、UFGT等6个基因在果实发育过程中的转录表达特性,同时分析基因表达量与果皮花色苷积累的关系。结果表明:(1)在整个果实发育期内‘墨石榴’花色苷含量明显高于‘红宝石’;随着果实的发育,‘红宝石’果皮中总花色苷含量不断增加,而‘墨石榴’中总花色苷含量初期很高,随后迅速下降,后期维持在较低水平。(2)‘红宝石’中CHS、CHI、F3H、DFR、UFGT等5个基因均在果实发育的早期和晚期出现2个表达高峰,而ANS基因的表达量在整个果实发育期内不断升高;在‘墨石榴’中CHS、CHI、F3H、DFR、ANS等5个基因的表达高峰均出现在早期,随着果实的发育表达量均呈下降变化趋势,但UFGT基因在中期时表达量最高。(3)‘红宝石’石榴的ANS基因表达量与总花色苷含量呈显著正相关,‘墨石榴’中CHS和ANS基因的表达水平与总花色苷含量显著相关。研究认为,花色苷合成相关基因的初期和末期表达差异是2个石榴品种着色差异的主要原因,ANS在‘红宝石’着色中起关键作用,CHS和ANS可能在‘墨石榴’花色苷积累中起重要作用。     

光质对‘红富士’苹果果实着色的影响

为探明 '红富士'苹果着色机理,试验以'红富士'苹果为试材,应用不同光质的光源对进入着色期的套袋果实进行室内离体补光和田间树冠内膛补光照射处理,对果皮花青苷、果实糖分及相关酶的活性等生理指标进行测定.试验结果表明,红光(R)照射离体套袋'红富士'苹果果实不着色,紫外光UVA(＞320 nm)灼伤果实果皮而变褐色;UVB(280～320 nm)及其组合光源刺激果实PAL酶活性增加,促进糖含量增长,并使果实花青苷大量积累,促进'红富士'苹果着红色.白光对'红富士'苹果果实PAL酶活性、花青苷及糖分含量的增加也有一定促进作用,但不如UVB及其组合光源照射效果好.因此,UVB光源是'红富士'苹果着色的直接外在因子,是直接刺激'红富士'苹果着色的光信号之一.     

乙烯利处理对葡萄花色苷合成相关基因表达的影响

利用荧光定量PCR技术分析‘京优’葡萄果实成熟过程中,花色苷生物合成途径相关酶基因mRNA转录水平的变化以及乙烯利处理对果皮中花色苷含量和关键酶基因转录水平的影响。结果显示,葡萄果实发育进入着色期,花色苷合成过程中主要相关基因(CHSs、CHIs、F3Hs、F3′H、F3′5′H、DFR、LDOX、UFGT、OMT和GST)和转录因子(MybA1和MybA1-2)转录水平都显著提高,其中UFGT、GST、MybA1和CHSs、CHIs、F3Hs基因家族中的CHS3、CHI2、F3H2随着花色苷合成而大量转录;乙烯利处理能够增强花色苷合成相关基因的转录,使其转录时期前移和转录水平提高,其中对GST、UFGT和MybA1转录的促进作用最明显。相关性分析表明,花色苷合成与一些花色苷合成相关基因(CHS3、CHI2、F3H2、F3′5′H、UFGT、GST)和转录因子(MybA1)的转录水平呈显著或极显著正相关;与CHS1、CHS2、CHI1、F3H1、DFR、F3′H、LDOX和OMT转录水平的相关性均不显著。本研究结果为进一步阐明花色苷生物合成机理和花色苷类色素的生产应用提供一定的理论依据。     

Analysis of the Expression of Anthocyanin Pathway Genes in Developing Vitis vinifera L. cv Shiraz Grape Berries and the Implications for Pathway Regulation

Anthocyanin synthesis in Vitis vinifera L. cv Shiraz grape berries began 10 weeks postflowering and continued throughout berry ripening. Expression of seven genes of the anthocyanin biosynthetic pathway (phenylalanine ammonia lyase [PAL], chalcone synthase [CHS], chalcone isomerase [CHI], flavanone-3-hydroxylase [F3H], dihydroflavonol 4-reductase [DFR], leucoanthocyanidin dioxygen-ase [LDOX], and UDP glucose-flavonoid 3-o-glucosyl transferase [UFGT]) was determined. In flowers and grape berry skins, expression of all of the genes, except UFGT, was detected up to 4 weeks postflowering, followed by a reduction in this expression 6 to 8 weeks postflowering. Expression of CHS, CHI, F3H, DFR, LDOX, and UFGT then increased 10 weeks postflowering, coinciding with the onset of anthocyanin synthesis. In grape berry flesh, no PAL or UFGT expression was detected at any stage of development, but CHS, CHI, F3H, DFR, and LDOX were expressed up to 4 weeks postflowering. These results indicate that the onset of anthocyanin synthesis in ripening grape berry skins coincides with a coordinated increase in expression of a number of genes in the anthocyanin biosynthetic pathway, suggesting the involvement of regulatory genes. UFGT is regulated independently of the other genes, suggesting that in grapes the major control point in this pathway is later than that observed in maize, petunia, and snapdragon.     

不同红梨果皮类黄酮合成基因表达模式分析

采用半定量和荧光定量PCR方法,分析10个类黄酮合成基因在梨品种‘红星’和‘满天红’成熟果皮中的转录特性以及光照对基因表达的影响.结果表明:‘满天红’花色苷合成上游基因(CHS、CHI)的表达量高于‘红星',而下游基因(F3H、DFR、ANS)以及黄酮醇(FLS)和原花色素(LAR、ANR)合成相关基因的表达量却正好相反.套袋去除光照可使所有被检测基因的转录水平降低,F3GT和FLS最明显,表达量差异达20～30倍以上,且套袋‘红星’中PAL、F3H、DFR、ANS、LAR、ANR基因的表达量仍高于不套袋‘满天红’.研究认为,花色苷合成下游基因转录水平的差异是2个红色梨品种间着色不同的主要原因,而F3GT是光照调控‘红星’着色的关键基因.     

不同花色菊花品种花色素结构基因的表达特性

对红色、黄色、粉紫色和白色菊花品种不同开放度的花序舌状花中CHS、CHI、DFR、F3H、F3′H和3GT基因的表达量进行了相对定量分析。结果表显示:6个基因的表达因不同花色、不同发育阶段而异。‘钟山红鹰’(红色)中各基因的表达量均较高,且均在Ⅱ(松蕾期)或Ⅲ(半开期)期达到峰值,其中DFR、3GT基因的表达量远高于其他花色品种。‘金陵娇黄’(黄色)中CHS、CHI基因表达量较高,且Ⅰ(紧蕾期)、Ⅱ期表达量高于Ⅲ、Ⅳ(盛开期)期;3GT、DFR基因表达量分别高或低于‘金陵笑靥’(粉紫色)品种中相应基因的表达量,但均比红色品种低;F3H在4个品种中表达量最低,F3′H表达量接近或略低于红色或粉紫色品种,且各阶段表达水平较稳定。‘金陵笑靥’中DFR表达量仅次于‘钟山红鹰’,3GT和CHS表达量低于红色与黄色品种。‘钟山雪桂’(白色)中各基因仅有微量表达,除F3H外各基因的表达量明显低于其他花色品种。研究表明,花色素结构基因DFR、3GT是菊花花色素合成的关键基因,DFR很可能是限速关键基因,一定表达水平的CHS、CHI也是菊花花色素合成所必须的,F3H基因与花色素合成不存在直接相关。