香蕉不仅是一种深受消费者喜爱的水果,也是世界第四大粮食作物。类胡萝卜素是人体必需的重要营养物质。高类胡萝卜素含量的香蕉品种具更高市场价值。本研究以不同类胡萝卜素含量的香蕉种质资源为研究对象,利用高效液相色谱、实时荧光定量PCR和定量蛋白质组学等技术,从36份香蕉种质资源中筛选出两个具有代表性的香蕉品种,分析了不同发育时期果实中的类胡萝卜素的积累特点、合成相关基因相对表达量变化、总蛋白表达谱的变化等,为培育综合性状优良、高类胡萝卜素含量的香蕉新品种奠定理论基础。主要结果如下:1.香蕉果实类胡萝卜素组分、含量及积累特点比较分析香蕉果皮和果肉中主要积累的类胡萝卜素为叶黄素、α胡萝卜素和β胡萝卜素,香蕉皮中还有少量的紫黄质、新黄质、花药黄质、α隐黄质和β隐黄质。香蕉果皮中总类胡萝卜素含量普遍高于果肉。但有少数香蕉品种的果肉中总类胡萝卜素含量高于果皮,这些品种的这种优良性状可用于分子育种。从36份资源中筛选出具有代表性的品种Musa AAA(Cavendish subgroup)?Grand Naine?(低类胡萝卜素含量,以下简称“GN”)和Musa AAB(plantain subgroup)?Obubit Ntanga green mutant?(高类胡萝卜素含量,以下简称“ON”)并对其在果实发育过程中的类胡萝卜素积累特点进行研究,结果表明:“GN”和“ON”果皮中类胡萝卜素含量在发育过程中都缓慢上升,最后一个时期“GN”(6.1μg/g FW)和“ON”(5.15μg/g FW)果皮中总类胡萝卜素差异倍数未超过0.2倍。“GN”和“ON”果肉在发育中后期类胡萝卜素含量都呈上升趋势,“ON”(6.98μg/g FW)在最后一个时期果肉中所积累的总类胡萝卜素含量是“GN”(0.64μg/g FW)的11.4倍。显微观察只在“ON”果肉中发现有色体结构。2.香蕉果实类胡萝卜素代谢相关基因相对表达量分析香蕉果皮中的类胡萝卜素代谢相关基因在果实发育过程中,各时期都未出现4倍以上的差异表达;且表达未出现品种间的偏向性。香蕉果肉中类胡萝卜素代谢相关基因在“ON”果实发育过程中的相对表达量呈现整体高于“GN”的趋势。“ON”中Psy2b的相对表达量在时期5上调接近100倍。此结果表明,类胡萝卜素代谢相关基因的差异表达是“GN”和“ON”果肉中类胡萝卜素含量差异的重要影响因素。编码类胡萝卜素代谢限速酶的Psy2b是一个很有潜力的分子育种基因。“ON”品种中Psy2b的高表达都来自香蕉A基因组,“ON”品种和“GN”品种中Psy2b序列一致性为100%。3.香蕉果肉蛋白质组学分析蛋白质组学分析分别从“GN”和“ON”中鉴定到5355和5949个蛋白,在这些蛋白中,有4699个在两品种中同时存在。“GN”中特异表达的蛋白656个,在“ON”中特异表达的蛋白1250个。“GN”和“ON”各时期蛋白数量比较稳定。对发育末期品种“GN”和“ON”差异倍数在所有蛋白中排前5%的蛋白进行KEGG通路富集分析发现,这些蛋白主要富集在淀粉和蔗糖代谢途径、糖酵解途径、丙酮酸代谢途径上。差异蛋白表达的结果有利于类胡萝卜素合成前体三磷酸甘油醛和丙酮酸的大量积累。从注释的蛋白中共找到14个与类胡萝卜素代谢相关的蛋白,其中DXR、GGPS、PDS和ZDS在各时期都有完整数据。对这四个蛋白进行表达丰度分析发现:它们在果肉发育过程中都呈上调趋势,且在“ON”果肉中的表达丰度高于“GN”。综上所述,香蕉果实类胡萝卜素代谢是一个受相关基因表达量、蛋白表达丰度、源库及代谢流强度综合影响的复杂过程。糖代谢相关蛋白的高表达为“ON”类胡萝卜素合成提供了比“GN”强的源,同时,高类胡萝卜素合成相关基因的表达使得类胡萝卜素代谢相关蛋白表达提高,加强了“ON”类胡萝卜素代谢的流,从而造成了“ON”的库中比“GN”积累更多类胡萝卜素。