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      脫落酸途徑調(diào)控西瓜果實(shí)成熟及品質(zhì)進(jìn)化

      2019-09-19 19:26:04王晉芳許勇王艷萍
      中國瓜菜 2019年8期
      關(guān)鍵詞:結(jié)合態(tài)果肉可溶性

      王晉芳 許勇 王艷萍

      目的與意義:西瓜是一種非呼吸躍變果實(shí),經(jīng)過漫長的進(jìn)化,由不能正常成熟的野生西瓜進(jìn)化成現(xiàn)代栽培西瓜。但是,西瓜的進(jìn)化機(jī)制及脫落酸在進(jìn)化中的作用機(jī)制尚不明確。以栽培西瓜(‘97103)、半野生西瓜(‘PI179878)及野生西瓜(‘PI296341)為研究材料,測定不同西瓜品種成熟過程中游離態(tài)及結(jié)合態(tài)ABA的含量,并利用課題組已經(jīng)建立的西瓜不同發(fā)育時(shí)期的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),對西瓜果實(shí)成熟過程中ABA代謝相關(guān)基因及ABA信號途徑相關(guān)基因進(jìn)行分析,探索脫落酸在西瓜果實(shí)成熟過程中的作用。

      材料與方法:利用質(zhì)譜聯(lián)用的方法測定不同西瓜品種成熟過程中游離態(tài)及結(jié)合態(tài)ABA的含量。首先,栽培西瓜(‘97103)、半野生西瓜(‘PI179878)在授粉后10、18、26、34 d收集樣品,包括中心果肉、胎座、中果皮及種子;野生西瓜(‘PI296341)在授粉10、18、26、34、42、50 d收集樣品,包括中心果肉、胎座、中果皮及種子。其次,利用中國農(nóng)業(yè)大學(xué)生物質(zhì)譜平臺提供的檢測方法,對西瓜果實(shí)中的游離ABA及結(jié)合態(tài)ABA(ABA-GE)進(jìn)行檢測。為了進(jìn)一步明確ABA在西瓜果實(shí)成熟過程中的作用,對授粉15 d后的‘97103品種外源施加ABA或ABA合成抑制劑NDGA,觀察是否影響西瓜果實(shí)的成熟,并利用手持糖度計(jì)ATC-1E檢測中心果肉的可溶性固形物,利用FT-327硬度計(jì)檢測中心果肉的硬度。通過課題組已經(jīng)建立的西瓜不同發(fā)育時(shí)期的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),對西瓜果實(shí)成熟過程中ABA代謝相關(guān)基因及ABA信號途徑相關(guān)基因進(jìn)行分析;并利用100余份重測序信息對差異表達(dá)基因進(jìn)行單倍型分析,進(jìn)一步明確造成栽培品種及野生品種中ABA含量差異的原因。

      結(jié)果與分析:(1) ABA含量與西瓜果實(shí)發(fā)育和成熟是高度相關(guān)的。隨著果實(shí)發(fā)育成熟,栽培西瓜(‘97103)、半野生西瓜(‘PI179878)中心果肉、胎座及中果皮中的游離ABA含量和結(jié)合態(tài)ABA的含量逐漸升高,在授粉后34 d達(dá)到了峰值;野生西瓜(‘PI296341)果實(shí)中的ABA含量顯著低于栽培品種及半野生品種,且維持在較低的水平;栽培品種、半野生品種及野生品種種子中的ABA含量沒用顯著差異。通過對31種代表性材料的分析發(fā)現(xiàn),ABA含量與可溶性固形物的含量是高度相關(guān)的。以上試驗(yàn)說明,ABA參與調(diào)控西瓜果實(shí)成熟及品質(zhì)的形成。(2) ABA含量影響栽培西瓜果實(shí)成熟。外源施加ABA促進(jìn)了西瓜果實(shí)成熟,提高了可溶性固形物含量,降低了果實(shí)硬度;外源施加ABA抑制劑NDGA抑制了西瓜果實(shí)成熟,降低了可溶性固形物含量,提高了果實(shí)硬度。(3) ABA代謝關(guān)鍵基因ClNCED及ClCYP707在西瓜果實(shí)成熟及發(fā)育過程中動(dòng)態(tài)表達(dá)。ClNCEDs(Cla005404和Cla009779)在中心果肉中的表達(dá)趨勢一致,隨著果實(shí)成熟表達(dá)升高,在授粉后34 d達(dá)到了峰值。ClCYP707As(Cla0016011及Cla20673)的表達(dá)隨著果實(shí)的成熟逐漸降低,以上結(jié)果表明,西瓜果實(shí)成熟過程中ABA代謝基因的表達(dá)可能影響ABA含量。(4)ABA代謝及ABA信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)基因在栽培和野生西瓜中的表達(dá)模式不同。西瓜果實(shí)成熟過程中,Cla005404 (NCED)、Cla009779(NCED)、Cla020673(CYP707A)、Cla006655(UGT)和Cla020180 (SnRK2)動(dòng)態(tài)表達(dá),且在栽培品種和野生品種中存在差異。(5)ABA通路基因啟動(dòng)子區(qū)的遺傳變異可能是與西瓜果實(shí)進(jìn)化有關(guān)。CYP707As(Cla020673)的啟動(dòng)子區(qū)域上有3個(gè)SNP(-738,C/A;-1681,C/T;-1832,G/T) ,ClSnRK2.3(Cla020180)的啟動(dòng)子區(qū)域上有1個(gè)SNP(-701,G/A)。

      結(jié)? ? 論:ABA在西瓜果實(shí)成熟及品質(zhì)進(jìn)化過程起重要作用。ABA含量與可溶性固形物含量及西瓜進(jìn)化的狀態(tài)是高度相關(guān)的。ABA通路上關(guān)鍵基因Cla020673(CYP707A)及Cla020180(SnRK2)的啟動(dòng)子上具有SNP,與可溶性固形物含量是高度相關(guān)的。為揭示西瓜果實(shí)成熟提供了一定的理論基礎(chǔ),為今后挖掘ABA參與調(diào)控西瓜果實(shí)成熟與品質(zhì)進(jìn)化的分子機(jī)制奠定基礎(chǔ)。

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