桃PG(Polygalacturonase)家族成员在果实成熟软化过程中的表达特性及质地形成中的功能研究

摘要

多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonase，PG)作为一种重要的细胞壁降解酶，参与植物生长发育的多个生理过程。大量研究表明PG在果实成熟软化过程中起重要作用，然而在桃中关于其家族成员的作用报道较少。本研究对桃中PG家族成员进行了鉴定，并分析同一质地不同耐贮性桃‘浅间白’（不耐贮）和‘秦王’（极耐贮）以及不同质地桃‘沙红’（硬溶质）和‘金童五号’（不溶质）果实成熟软化过程中PG家族成员的表达特性。此外，以‘赤月’为材料，利用了VIGS(Virus Induced Gene Silencing)技术对关键成员PpPG21与PpPG22进行功能研究，以期明确PG基因在桃果实成熟软化和质地形成中的作用机制。主要研究结果如下:
　　1、在桃基因组中鉴定出45个PG成员，命名为PpPG1-45，且都含有至少两个PG基因的保守结构域;45个PpPG成员被分为6簇，包含4-6外显子以及3-8个内含子，除了E簇外其他簇的基因结构相对保守;45个PpPG成员定位在桃的8条染色体上。
　　2、45个桃PG家族成员中仅有16个PpPG成员在桃果实中表达。在桃自然成熟软化过程中，不耐贮的‘浅间白’表现出8个PpPGs（PpPG1，-10，-12，-13，-15，-23，-21，-22）成员表达上调并被外源乙烯诱导和1-MCP抑制;在极耐贮的‘秦王’中仅有3个PpPGs（PpPG15，-21，-22）上调表达并被外源乙烯诱导。这表明不同耐贮性桃果实在自然成熟过程中参与软化的PpPGs成员数量存在差异。另外，‘秦王’中6个PpPGs（PpPG1，-10，-12，-11，-14，-35）的表达量较低，但在外源乙烯诱导后迅速增加。这些PpPGs可能通过乙烯诱导表达促进果实软化。此外，PpPG24，-25，-38表达量低也没有被乙烯诱导，PpPG6，-39则不表达，所以这些PpPGs可能与桃果实的软化无关。
　　3、在硬溶质桃‘沙红’果实成熟软化过程中，10个PpPGs(PpPG1，-10，-11，-12，-13，-15，-21，-22，-23，-25)呈上调表达，可能与其果实软化有关;PpPG24，-35，-38稳定表达，PpPG14下调表达，PpPG6，-39不表达，这些成员可能不参与沙红果实的软化。在不溶质桃‘金童五号’果实成熟软化过程中，5个PpPGs(PpPG1，-10，-12，-23，-25)整体呈上调表达，可能参与不溶质桃果实的软化;PpPG35，-24，-11，-38，-13（稳定表达），PpPG14（下调表达），PpPG6，-15，-21，-22，-39（表达极低或不表达），可能不参与‘金童5号’果实软化。
　　4、病毒诱导PpPG21，-22沉默后，在贮藏的中后期PpPG21，-22的表达量显著低于对照，同时表现出在贮藏的后期硬度显著高于对照，而乙烯释放量则显著低于对照。在整个贮藏期间PpPG21，-22沉默果实的咀嚼性、黏性和回复性一直高于对照;而除贮藏第6d外，粘着性一直显著低于对照。此外，PpPG21，-22沉默果实中水溶性和共价结合型果胶含量降低，而离子结合型果胶则增高;且细胞壁降解减缓，细胞壁结构较完整。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．3 PG基因家族成员在果实成熟软化和质地形成中的生物学功能

1．3．1 PG基因在果实成熟软化中的作用

1．3．2 PG基因在果实质地变化中的作用

1．4 研究的目的意义

第二章 桃PG基因家族成员的鉴定及在不同耐贮性桃果实中的表达特性分析

2．1 材料与方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 试验方法

2．2 结果与分析

2．2．1 PpPG的家族成员鉴定与多重比对

2．2．2 PpPG在染色体上的定位及基因机构分析

2．2．3 PpPG的进化树分析

2．2．4 果实贮藏期间的果实硬度、乙烯释放量分析

2．2．6 果实贮藏期间PpPG表达特性分析

2．3 讨论

2．3．1 桃PG基因家族成员鉴定与序列分析

2．3．2 PG基因家族成员在桃果实成熟软化中可能的作用

第三章 PG家族成员在不同质地桃果实中的表达特性及病毒介导PpPG21，22沉默对果实软化和质地变化的影响

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 试验方法

3．2 结果与分析

3．2．1 不同质地桃果实贮藏期间硬度和乙烯释放速率的变化

3．2．2 果实贮藏期间16个果实中表达的PpPG在不同质地桃果实中的表达特性分析

3．2．3 PpPG21，22干扰载体的构建及鉴定

3．2．4 病毒介导PpPG21，22沉默后果实贮藏期间硬度、乙烯和PpPG21，22表达量变化

3．2．5 病毒介导PpPG21，22沉默后果实质地指标的变化

3．2．6 病毒介导PpPG21，22沉默后果实PG酶活性及果胶含量变化

3．2．7 病毒介导PpPG21，22沉默后果实超微结构的变化

3．3 讨论

第四章 结论

参考文献

致谢

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