遮光对铁核桃果实多酚积累及其相关基因表达的影响

摘要

核桃为胡桃科（Juglandaceae）核桃属（Juglans）植物，核桃有抗紫外线、抗氧化和清除自由基等功效与其高含量的多酚类物质密不可分。大多数植物中多酚的合成必需要有光的诱导，而关于光照对核桃果实多酚积累特征的影响，了解甚少。本研究以多酚含量差异明显的2个泡核桃品种（即铁核桃‘黔核6号’和‘黔核7号’）为材料，于花后20d对果实进行不同程度遮光（自然光照、光照减弱20%、减弱60%、减弱100%）处理，测定了果实发育过程中总酚、总黄酮及13种单体酚的含量，分析了遮光后相关酶（PAL、C4H、4CL、CHI、CHS、F3H、F3’H、FLS、UGT和GT）活性以及对应酶基因表达的变化规律，以期为核桃的光照管理及植物的多酚调控方式阐述提供更多信息。本研究获得的主要结果如下： 1.遮光对果实酚类物质种类合成有影响，对青皮的影响大于种子（内种皮和子叶）。果实遮光后，外果皮（核桃青皮）颜色发生明显变化，两个品种间酚类物质种类合成亦有差异。到硬核期，每个处理下果实颜色基于稳定，光照减弱20%和减弱60%呈淡绿色，减弱100%呈淡黄色，对照着深绿色。此时，遮光后导致‘黔核6号’青皮中阿魏酸和‘黔核7号’中表儿茶素未合成，但减弱60%分别促进‘黔核6号’绿原酸和‘黔核7号’没食子酸的合成。 2.遮光对总黄酮的影响大于总酚，对青皮和内种皮中儿茶素的影响较大，对子叶中没食子酸的影响较大。遮光后‘黔核6号’青皮中儿茶素含量下降，光照减弱100%含量最低，光照减弱100%‘黔核7号’青皮幼果期、果实膨大期、成熟期儿茶素含量显著低于对照，但减弱60%和减弱100%‘黔核6号’种仁充实期显著高于对照。遮光后内种皮中儿茶素含量显著低于对照，光照减弱20%最低。 3.遮光对多酚合成相关酶活性在果实部位和品种间的影响存在差异，遮光对青皮中F3H影响较大，其中光照减弱20%会显著降低‘黔核6号’青皮中F3H酶活性，减弱60%和减弱100%能显著提高‘黔核7号’青皮中F3H酶活性。遮光对‘黔核6号’内种皮中C4H影响较大，减弱20%能提高其活性，减弱60%会降低其活性，遮光对‘黔核7号’内种皮中CHI影响较大，遮光能显著提高硬核期其活性，而遮光会降低种仁充实期其活性。遮光对子叶中F3H影响较大，减弱60%和减弱100%分别能提高两个品种子叶中F3H酶活性。 4.遮光对多酚合成相关酶基因表达在果实部位和品种间表达影响也存在差异。C4H、UGT在‘黔核7号’内种皮中不表达。减弱20%会抑制‘黔核7号’青皮果实膨大期C4H、CHI、F3H、F3’H、GT酶基因的表达。减弱60%会分别抑制硬核期，种仁充实期，成熟期‘黔核6号’内种皮中C4H、GT、F3’H的表达，减弱60%和减弱100%分别抑制‘黔核7号’内种皮成熟期PAL和FLS的表达。遮光对青皮中PAL、4CL、F3’H的影响最大，遮光会促使‘黔核6号’青皮中F3’H表达上调，而减弱60%会导致4CL表达下调。减弱60%和减弱100%会促使‘黔核7号’中的PAL、4CL表达上调。遮光对‘黔核6号’内种皮中PAL、CHS的影响较大，减弱100%会促使PAL表达上调，不同程度遮光均会导致CHS表达下调。遮光对‘黔核7号’内种皮中CHS、F3H、F3’H的影响最大，减弱60%和减弱100%会促使这3个基因表达上调。 5.遮光会导致多酚合成相关酶基因表达下调或上调，从而导致酶活性的降低或升高，进而影响多酚的合成与积累。不同程度遮光导致‘黔核6号’青皮幼果期C4H、UGT和果实膨大期FLS酶基因表达下调，降低其酶活性，抑制同时期没食子酸、咖啡酸、阿魏酸、儿茶素的积累，但有效促进胡桃醌的积累。基因与酶活并不是都呈正相关关系，也有可能呈负相关。不同程度遮光促使‘黔核7号’青皮果实膨大期PAL基因表达上调和硬核期FLS基因表达下调，同时期二者酶活性均下降，儿茶素积累受阻。遮光导致‘黔核6号’内种皮硬核期F3’H和成熟期PAL基因表达下调，种仁充实期CHI、F3H基因表达上调，同时期F3’H、CHI酶活性下降，PAL和F3H酶活性升高，各时期没食子酸含量均下降。 6.在核桃栽培中，不建议对核桃进行遮光处理，但可通过遮光提高青皮中胡桃醌含量。

目录

1前言

1.1立题背景

1.2国内外相关研究进展

1.2.1核桃多酚的生物合成途径

1.2.3环境因素对植物次生代谢物形成的影响

1.3研究目的及意义

2研究内容

2.1遮光对铁核桃果实发育过程中多酚积累的影响

2.2遮光对铁核桃果实发育过程中多酚积累相关酶活性的影响

2.3遮光对铁核桃果实发育过程中多酚积累相关基因表达的影响

3.1.1材料

3.1.2主要试验仪器设备

3.1.3主要化学试剂

3.2试验设计与样品处理

3.2.1遮光对铁核桃果实发育过程中多酚积累的影响

3.2.2遮光对铁核桃果实发育过程中多酚积累相关酶活性的影响

3.2.3遮光对铁核桃果实发育过程中多酚积累相关基因表达的影响

3.3试验方法

3.3.1多酚类物质的提取

3.3.2酚类物质测定

3.3.3多酚物质代谢相关酶活性测定

3.3.4多酚积累相关基因的表达量测定

3.3.5数据处理

4结果与分析

4.1.1遮光对铁核桃果实外观的影响

4.1.2遮光对铁核桃果实青皮总多酚含量的影响

4.1.3遮光对铁核桃果实青皮单体酚种类及主要单体酚含量的影响

4.1.4遮光对铁核桃果实青皮多酚合成相关酶活性的影响

4.1.5遮光对铁核桃果实青皮多酚合成相关酶基因表达的影响

4.2遮光对铁核桃内种皮多酚积累的影响

4.2.1遮光对铁核桃果实内种皮总多酚含量的影响

4.2.2遮光对铁核桃果实内种皮单体酚种类及主要单体酚含量的影响

4.2.3遮光对铁核桃果实内种皮多酚合成相关酶活性的影响

4.2.4遮光对铁核桃果实内种皮多酚合成相关酶基因表达的影响

4.3遮光对铁核桃子叶多酚积累的影响

4.3.1遮光对铁核桃果实子叶总多酚含量的影响

4.3.2遮光对铁核桃果实子叶单体酚种类及主要单体酚含量的影响

4.3.3遮光对铁核桃果实子叶多酚合成相关酶活性的影响

5讨论

6结论

致谢

参考文献

缩略词表

在读硕士期间发表的论文

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