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为明确采后-安哥诺,李(Angeleno)冷藏期间果肉转红过程中类黄酮物质代谢的调控机理,以5℃冷藏的‘安哥诺’李果实为材料,利用分光光度计法测定冷藏期间果实的总黄酮与花青素含量;基于UPLC-MS的广靶代谢组学技术对冷藏期间果肉中的类黄酮物质等进行检测和分析;基于RNA-Seq测序的转录组学技术对冷藏期间果肉中的类黄酮物质合成代谢的功能基因、转录因子进行注释,对类黄酮代谢途径中关键酶基凶与转录因子的表达量进行相关性分析;综合分析转录组学与代谢组学结果,阐明冷藏‘安哥诺,李果肉转红过程中类黄酮物质种类、含量变化与代谢途径中关键酶基因及转录因子之间的关系。
本论文的主要研究结果如下:
(1)利用分光光度计法测定了5℃冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中的总黄酮、总花青素的含量,结果表明:冷藏李果肉转红过程中,总黄酮的含量随着冷藏时间的延长呈极显著上升趋势,并在第50d达到最高,为1.969U/g FW,极显著高于第0d与第30d;花青素主要在冷藏后期合成,存冷藏50d时,总花青素含量最高,为4.52U/g FW,极显著高于第0d与第30d,与果肉颜色在冷藏后期转红一致,说明在冷藏后期果肉中类黄酮物质中的花青素含量上升是李果肉转红的重要原因。
(2)基于UPLC-MS的代谢组学技术对冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中类黄酮物质的类型与含量变化规律进行分析。结果表明,冷藏期间,‘安哥诺’李果肉中鉴定出23种类黄酮物质,其中二氢槲皮素、根皮苷、槲皮素、异鼠李素、芦丁、(-)-表没食子儿茶素、黄芪甲苷、异槲皮苷、槲皮素-3-半乳糖苷这些类黄酮物质的含量在冷藏李果肉转红期间呈上升趋势:类黄酮物质巾检测出四种花色苷,分别是芍药素-3-葡萄糖苷、芍药素-3-O-β-吡喃半乳糖苷、矢车菊素-3-O-α-阿拉伯吡喃糖苷、天竺葵素-3-O-葡萄糖苷,后三种花青苷的含量在冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中明显上升,导致果肉转红。
(3)基于RNA-Seq转录组测序技术对冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中的转录组信息进行测定与分析,测序结果在各人数据库中的注释率为68.64%,具有最高相似性的物种是梅(prunus mume)。Unigenes主要被富集到苯丙烷的生物合成、类黄酮合成代谢、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖的代谢以及植物-病原互作等多个通路中,其中类黄酮途径(k000942)中有27个Unigenes被富集;在冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中共有890个Unigenes被注释到了分别为MYB、C2C2、AP2/ERF、B3等34个转录因子家族中,其中包括与花青苷合成密切相关的包括MYB、bHLH、WD40;果肉中的类黄酮物质合成途径中的关键酶基因PAL、CHS、CHI、FLS、ANS、ANR等分别位于苯丙烷代谢途径(ko00941)、类黄酮合成途径(ko00942)与花青素合成途径(ko00944)中,它们的表达量均随着冷藏时间的延长和果肉转红呈上升趋势,说明5℃保鲜条件对‘安哥诺’李果肉中花青素等类黄酮物质的合成是有利的。
(4)将冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中类黄酮物质与及其代谢途径中的关键酶基因进行联合分析,结果表明:随着冷藏时间的延长,类黄酮物质代谢途径中的合成酶基因表达量均呈上升趋势,其中类黄酮途径中二氧槲皮素的上升受F3H上升的影响,槲皮素含量上升受到FLS上升的影响,(-)-表儿茶素、(-)-表没食子儿茶素的合成受ANR上升的影响;ANS基因表达的上升明显促进了花青素合成、同时对(+)一表儿茶素与阿福豆素的含量变化产生了负调控的影响;合成通路上游的CHS与CHI基因表达量虽在冷藏过程中上升,但由其影响的代谢产物持续供应下游代谢通路,在完成合成后即被利用,因而CHS酶的产物查尔酮在果实中没有积累,同样的CHI的产物柚皮素在冷藏过程中的含量呈下降趋势。说明果实冷藏期间总黄酮含量在上升的同时其内部各种物质之间的比例也由于受到酶基因表达情况的影响而处于动态变化的过程中,其中可能存在比较复杂的调控机理。
(5)将转录因子的表达量与类黄酮物质合成关键酶基因的表达量进行相关性分析,对存在表达正相关性的转录因子进行注释和筛选,结果表明:在MYB、AP2/ERF、GRAS与WRKY等转录因子家族中,有多条转录因子的表达模式与类黄酮合成途径中相关基因相似,并且存在很强的正相关性,推测它们在类黄酮物质的合成代谢过程中可能起到正调控的作用。
综上所述,本研究明确了5℃冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中,果肉中类黄酮物质的具体成分及其含量变化规律,阐明了采后5℃冷藏的‘安哥诺’李果实在此期间果实中的类黄酮的代谢途径;挖掘了在冷藏过程中可能调控类黄酮物质合成的转录因子,为将来进一步对采后‘安哥诺’李果实中类黄酮物质的调控和利用提供了科学依据,为‘安哥诺’李果实功能品质的开发提供了理论价值。
本论文的主要研究结果如下:
(1)利用分光光度计法测定了5℃冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中的总黄酮、总花青素的含量,结果表明:冷藏李果肉转红过程中,总黄酮的含量随着冷藏时间的延长呈极显著上升趋势,并在第50d达到最高,为1.969U/g FW,极显著高于第0d与第30d;花青素主要在冷藏后期合成,存冷藏50d时,总花青素含量最高,为4.52U/g FW,极显著高于第0d与第30d,与果肉颜色在冷藏后期转红一致,说明在冷藏后期果肉中类黄酮物质中的花青素含量上升是李果肉转红的重要原因。
(2)基于UPLC-MS的代谢组学技术对冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中类黄酮物质的类型与含量变化规律进行分析。结果表明,冷藏期间,‘安哥诺’李果肉中鉴定出23种类黄酮物质,其中二氢槲皮素、根皮苷、槲皮素、异鼠李素、芦丁、(-)-表没食子儿茶素、黄芪甲苷、异槲皮苷、槲皮素-3-半乳糖苷这些类黄酮物质的含量在冷藏李果肉转红期间呈上升趋势:类黄酮物质巾检测出四种花色苷,分别是芍药素-3-葡萄糖苷、芍药素-3-O-β-吡喃半乳糖苷、矢车菊素-3-O-α-阿拉伯吡喃糖苷、天竺葵素-3-O-葡萄糖苷,后三种花青苷的含量在冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中明显上升,导致果肉转红。
(3)基于RNA-Seq转录组测序技术对冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中的转录组信息进行测定与分析,测序结果在各人数据库中的注释率为68.64%,具有最高相似性的物种是梅(prunus mume)。Unigenes主要被富集到苯丙烷的生物合成、类黄酮合成代谢、植物激素信号转导、淀粉和蔗糖的代谢以及植物-病原互作等多个通路中,其中类黄酮途径(k000942)中有27个Unigenes被富集;在冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中共有890个Unigenes被注释到了分别为MYB、C2C2、AP2/ERF、B3等34个转录因子家族中,其中包括与花青苷合成密切相关的包括MYB、bHLH、WD40;果肉中的类黄酮物质合成途径中的关键酶基因PAL、CHS、CHI、FLS、ANS、ANR等分别位于苯丙烷代谢途径(ko00941)、类黄酮合成途径(ko00942)与花青素合成途径(ko00944)中,它们的表达量均随着冷藏时间的延长和果肉转红呈上升趋势,说明5℃保鲜条件对‘安哥诺’李果肉中花青素等类黄酮物质的合成是有利的。
(4)将冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中类黄酮物质与及其代谢途径中的关键酶基因进行联合分析,结果表明:随着冷藏时间的延长,类黄酮物质代谢途径中的合成酶基因表达量均呈上升趋势,其中类黄酮途径中二氧槲皮素的上升受F3H上升的影响,槲皮素含量上升受到FLS上升的影响,(-)-表儿茶素、(-)-表没食子儿茶素的合成受ANR上升的影响;ANS基因表达的上升明显促进了花青素合成、同时对(+)一表儿茶素与阿福豆素的含量变化产生了负调控的影响;合成通路上游的CHS与CHI基因表达量虽在冷藏过程中上升,但由其影响的代谢产物持续供应下游代谢通路,在完成合成后即被利用,因而CHS酶的产物查尔酮在果实中没有积累,同样的CHI的产物柚皮素在冷藏过程中的含量呈下降趋势。说明果实冷藏期间总黄酮含量在上升的同时其内部各种物质之间的比例也由于受到酶基因表达情况的影响而处于动态变化的过程中,其中可能存在比较复杂的调控机理。
(5)将转录因子的表达量与类黄酮物质合成关键酶基因的表达量进行相关性分析,对存在表达正相关性的转录因子进行注释和筛选,结果表明:在MYB、AP2/ERF、GRAS与WRKY等转录因子家族中,有多条转录因子的表达模式与类黄酮合成途径中相关基因相似,并且存在很强的正相关性,推测它们在类黄酮物质的合成代谢过程中可能起到正调控的作用。
综上所述,本研究明确了5℃冷藏‘安哥诺’李果肉转红过程中,果肉中类黄酮物质的具体成分及其含量变化规律,阐明了采后5℃冷藏的‘安哥诺’李果实在此期间果实中的类黄酮的代谢途径;挖掘了在冷藏过程中可能调控类黄酮物质合成的转录因子,为将来进一步对采后‘安哥诺’李果实中类黄酮物质的调控和利用提供了科学依据,为‘安哥诺’李果实功能品质的开发提供了理论价值。