钙对果实品质形成和维持具有重要作用,其供应不足会导致各种生理病害。本项目组前期研究结果表明,荔枝果柄存在向果实运输钙的“瓶颈”,果柄中的钙含量显著高于果实。已有实验证据表明,钙含量高易形成难以移动且极难分解的草酸钙。近年发现,双子叶植物类萌发素蛋白(germin-like protein,GLPs)能分解草酸且伴随着钙离子的释放。在荔枝和龙眼果柄中存在的“瓶颈”是否与草酸钙形成有关?草酸钙形成后能否被降解并且再次利用?这些问题还未解决。虽然草酸钙的形成已经研究的较为透彻,但其功能仍知之甚少。本论文以此为切入点,采用抗裂性不同的荔枝品种‘岭丰糯’和‘糯米糍’及与荔枝高同源却极少发生裂果的龙眼‘石硖’为实验对象,研究其果实组织发育过程中不同组织总钙、草酸钙、草酸含量及草酸氧化酶活性差异和动态规律,分析其相关性;筛选荔枝、龙眼中的类萌发素蛋白(GLPs)相关基因,共获得7个能正常表达翻译的GLPs的全长序列,其中荔枝2个LcGLPs,龙眼5个DlGLPs,并进行了基因表达模式分析。通过本项目研究,探明果实摄取钙的调控机理。研究结果如下:1.易裂品种‘糯米糍’果实钙摄取能力低于抗裂的‘石硖’和‘岭丰糯’。三个实验材料中,果柄钙含量都明显高于果实;在果实发育后期特别是裂果发生高峰期(花后60天左右),‘糯米糍’果实组织钙含量明显低于抗裂的‘石硖’和‘岭丰糯’。2.果柄中存在大量草酸钙晶体。利用电子探针观察发现不同抗性品种,果柄各发育时期的髓部、韧皮部、木质部都有钙富集区,但主要集中在韧皮部,表明钙也有可能通过韧皮部共质体途径进入果实;光学显微镜下,韧皮部细胞含有丰富的草酸钙晶体,晶体形态多以菱形的晶砂为主。3.果实发育过程中,果柄积累的草酸钙可再分解。在整个果实发育进程中,水溶性钙、结构钙、草酸钙三种形式钙此消彼长,可以相互转换,草酸钙含量呈现的波动,说明晶体可以被分解;‘石硖’龙眼和‘岭丰糯’荔枝早期积累的草酸钙含量较高,可充当临时钙库,在后期转化释放,满足果皮快速扩展对钙的需求,特别是结构钙的形成;相比之下,‘糯米糍’早期果柄草酸钙较低,后期呈明显积累,而‘石硖’和‘岭丰糯’果柄后期草酸钙含量显著减少;因此‘糯米糍’果柄草酸钙再利用能力最弱。4.草酸氧化酶活性与草酸和草酸钙含量具有一定相关性。本研究首次在荔枝、龙眼中都检测到了具有活性的草酸氧化酶。果皮和果柄酶活均在发育早期最高,约在花后30天迅速降低到最低值,然后维持在一个较低的水平。草酸含量与草酸氧化酶活性普遍呈负相关,果柄中的草酸钙含量与草酸氧化酶同样呈现负相关,而在果皮中呈显著的正相关。表明,在果柄中草酸氧化酶参与了草酸和草酸钙的代谢,对释放钙具有重要作用。摄取钙能力最弱的‘糯米糍’酶的活性最低,其果柄后期草酸钙的积累,草酸钙再释放能力弱,可能与其低的草酸氧化酶活性有关。5.克隆并分析了荔枝、龙眼GLPs基因表达规律及其与草酸氧化酶的关联。从荔枝克隆5个GLPs基因LcGLP1、LcGLP2、LcGLP3、LcGLP4、LcGLP5,从龙眼中克隆DlGLP1、DlGLP2、DlGLP3、DlGLP4、DlGLP5基因全长;通过生物信息学比较分析,发现都有RDG区及保守区Box A、BoxB、Box C,在OXO活性位点比较保守。LcGLP1、LcGLP2及LcGLP3的基因序列中含有提前终止密码子,其表达水平也极低,其余GLPs的表达具有组织特异性,均在果皮及果柄表达较高。‘石硖’龙眼中DlGLP1、DlGLP3、DlGLP5表达量与果柄组织中酶活性呈显著负相关,而‘岭丰糯’荔枝果柄中LcGLP4、LcGLP5表达量均与组织酶活为显著正相关,易裂品种‘糯米糍’荔枝中只有LcGLP4的表达量与组织酶活是显著正相关,而与LcGLP5呈负相关,因此,荔枝中LcGLP4可能具有草酸氧化酶的功能。