我国是荔枝原产国和主产国,拥有丰富种质资源。本项目以成熟时果皮呈紫红色、鲜红色、橙黄色和绿色等不同色泽表型的荔枝品种或株系为试材,在比较其花色素苷组成和花色素合成关键酶活性、揭示荔枝果皮花色苷生物合成与果实色泽表型的内在联系的基础上,深入探讨影响荔枝果实花色素苷合成的关键因子及其调控的分子机制。项目采用HPLC-DAD-MS等方法分析不同色泽表型荔枝果皮中花色素苷含量和组成的差异,并通过同源系列法和RT-PCR技术克隆荔枝果皮花色素苷生物合成的结构基因和调控基因;比较这些基因在不同色泽表型荔枝的表达差异,进行基因表达特性、花色素苷和色泽表现的关联分析,从而找到决定色泽差异的关键基因,结合关键基因和关键酶的调控分析,深入揭示荔枝果实花色素苷生物合成的分子机理,丰富果实色泽及其调控的知识,以期为生产上进行果实色泽的调控提供一定的理论依据,也为通过基因工程的手段改良果皮色泽积累有关的基础资料。
Litchi;Fruit;Anthocyanins;Structural genes;Regulators
三年来按计划了进行项目内容的研究并有所拓展,在花色素苷生物合成及其与相关结构和调控基因表达和相关酶活力关系,果皮花色素苷组分等方面取得了很大的进展。主要成果包括(1)首次对荔枝的着色类型进行了划分,根据荔枝果实花色素苷和叶绿素的含量和分布,将荔枝分成三种不同的着色类型不红类型(Non-red type)如‘魁星青皮甜’、‘鸭姆笼’和‘永兴2号’;不均匀红类型(Uneven-red type)如‘妃子笑’和‘三月红’;均匀红色类型(Even-red type)如‘白蜡’、‘白糖罂’、‘桂味’、‘糯米糍’和‘桂糯’等;(2)明确了荔枝果皮花色苷组分,并探讨花色苷组分在荔枝品种分类的可能性确定了荔枝果皮中主要的花色素苷为矢车菊色素-芸香糖苷和矢车菊色素-3-葡萄糖苷,发现荔枝果皮中的花色素苷含量受外界环境条件和农艺措施影响大,而花色苷的组分主要是有遗传决定的;(3)通过同源序列法等成功克隆了荔枝果实花色素苷生物合成途径中的LcCHS、LcCHI、LcDFR、LcF3H、LcANS和LcUFGT等结构基因,并通过在不同着色类型、不同着色阶段以及不同调控处理下表达分析,得出了LcUFGT是荔枝果实花色素苷合成中的关键的结构基因,获得了相关基因的全长并对功能进行了分析;(4)在酶学研究方面发现UFGT酶活性与果皮中花色苷积累呈明显的正相关,印证了UFGT在花色苷积累中的关键作用。(5)克隆了可能参与荔枝果皮花色素苷生物合成相关调控基因的cDNA全长序列,分析了部分结构基因和三类转录因子的时空表达情况,以12个不同着色类型品种(株系)的荔枝果皮,不同生长调节剂和套袋处理‘妃子笑’荔枝果皮为材料,重点探讨了LcMYB1的表达与果皮着色的关系,构建了LcMYB1的植物表达载体,并对烟草进行了遗传转化。(6)构建了荔枝果实不同着色阶段的SSH文库,筛选荔枝果皮转色过程中差异表达的基因经过菌液PCR和反向Northern杂交,测序,Blast分析,共得到100个差异表达ESTs,包括95个已知功能的ESTs和5 个未知功能的ESTs。该文库中有AP2/ERF域和NAC等控制果实发育和次生代谢的转录因子,ACC氧化酶,S-腺苷甲硫氨酸合成酶,14-3-3和pp2c蛋白等与乙烯和ABA调控果实成熟相关的基因。