培养条件对柑橘胚性愈伤组织中类胡萝卜素合成的影响

摘要

柑橘果实中富含功能性物质--类胡萝卜素，研究柑橘中类胡萝卜素合成的特性对柑橘色泽品质的遗传改良有重要意义。柑橘胚性愈伤组织中也含有类胡萝卜素，是研究和生产类胡萝卜素的理想材料。本课题利用本实验室丰富的柑橘离体保存资源，研究不同柑橘品种胚性愈伤组织中类胡萝卜素合成和积累的特点；通过改变光照、糖分含量等培养条件或添加除草剂等，检测柑橘胚性愈伤组织中类胡萝卜素含量的变化，为进一步探讨影响类胡萝卜素生物合成途径的外界因子及其受调控的关键环节服务。结果表明：
　　 利用HPLC检测了34个柑橘胚性愈伤组织中类胡萝卜素的组成和含量。除红橘×枳壳外，其它柑橘胚性愈伤组织中都检测出类胡萝卜素。所含类胡萝卜素主要有8种：紫黄质、9-z-紫黄质、花药黄质、叶黄素、α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、β-柠乌素、八氢番茄红素。在供试的材料中都没有检测出番茄红素。
　　 柑橘胚性愈伤组织的生长周期约为30 d，继代后至20 d胚性愈伤组织迅速生长，而后生长量减缓，继代后30 d胚性愈伤组织就趋于老化。其内蔗糖、葡萄糖和果糖一直呈现下降的趋势，继代后30 d葡萄糖和果糖降至最低值，蔗糖几乎消耗殆尽；愈伤组织中仅检测到柠檬酸和苹果酸两种主要有机酸；一个继代周期内愈伤组织中有机酸的变化因愈伤组织的生长状态不同而异。
　　 一个继代周期内不同品种胚性愈伤组织类胡萝卜素成分和含量的变化有所不同。在红马叙葡萄柚中，八氢番茄红素、β-胡萝卜素、紫黄质在继代后10 d达到最高值，后呈下降趋势；花药黄质、叶黄质在继代10 d或20 d含量达到最高，继代后30 d降至最低，α-胡萝卜素的变化较稳定。
　　 蔗糖浓度在一定范围内(蔗糖浓度20g/L-80g/L)低浓度抑制愈伤组织的生长，但促进胚性愈伤组织中类胡萝卜素的合成和积累。愈伤组织中可溶性糖和有机酸含量随培养基中添加蔗糖浓度的高低而不同，培养基中添加蔗糖浓度越高，愈伤组织中可溶性糖和有机酸的含量也相应升高。
　　 光照培养和暗培养对胚性愈伤组织生长、类胡萝卜素总量和可溶性糖和有机酸的积累影响不显著。暗培养更利于柑橘胚性愈伤组织的生长，材料不易褐化，且利于β-胡萝卜素的合成和积累；暗培养对Tarrocco血橙胚性愈伤组织中八氢番茄红素的合成有抑制作用，且受抑制效果较红马叙葡萄柚胚性愈伤组织的强；光培养和暗培养对柑橘胚性愈伤组织中可溶性糖和有机酸的影响较小。光质对类胡萝卜素合成和积累的调控较复杂，与愈伤组织的生长状态、外界环境的变化(如温度)及处理后暗培养的天数等密切相关。多数情况下红光促进类胡萝卜素的合成和积累，蓝光对类胡萝卜素的促进作用较弱；红光和蓝光都抑制了有机酸的合成和积累，对可溶性糖的影响较小。
　　 CPTA除草剂处理后柑橘胚性愈伤组织中类胡萝卜素总量显著增加，促进上游类胡萝卜素的合成和积累，下游类胡萝卜素的合成和积累受到抑制；新产生了几种类胡萝卜素。CPTA还促进柑橘胚性愈伤组织中蔗糖向葡萄糖和果糖的转化，同时抑制柑橘胚性愈伤组织中酸的合成和积累。