勃氏甜龙竹“甜”笋的形成机制研究

The shoots of most bamboo species taste rather bitter and can be eaten only after the bitter is cleared by long time of rinsing process. Only the shoots of a few bamboo species have remarkable sweet taste and can be eaten directly, such as Dendroncalamus brandisii and D. hamiltonii. As so far, few researches were focused on formation mechanism of sweet shoots and their biological characteristics. In this study, compared the shoots of D. hamiltonii ,we intend to analyze the sugar type which caused the formation of sweet shoot, storing position in cells, whether it has the correlation with the distribution and content of invertase, SPS and SUT, and the analysis of genes and proteins different expression and distribution of the key enzymes.The formation mechanism of sweet shoots will be analyzed by anatomy, physiology, and molecular biology, in order to lay the foundation of selective breeding, quality improvement and management of the sweet bamboo species, such as D.brandisii.

大多数竹种的竹笋是苦的，必须经过漂洗后去除苦涩味才可以食用。少数竹种如勃氏甜龙竹、版纳甜龙竹的竹笋具有明显的甜味可以直接食用。迄今为止，很少研究关注甜笋的形成机制及其相关的生物学特性。本项目以勃氏甜龙竹甜笋为研究对象，并与龙竹苦笋进行对比，分析勃氏甜龙竹甜笋与龙竹苦笋中主要糖分的贮存种类及部位，糖分代谢的相关酶如转化酶、蔗糖合成酶、蔗糖磷酸合成酶等酶的分布及含量，并对糖分代谢关键酶基因及蛋白质表达进行差异性分析。本研究综合解剖、生理和分子生物学的方法阐明勃氏甜龙竹甜笋甜味形成机理，为勃氏甜龙竹等竹种的选育、改良与经营提供重要的理论依据。

大部分竹笋是苦的，而云南的版纳甜龙竹和勃氏甜龙竹新鲜的竹笋有浓郁的甜味，以课题组发现的特异性种质苦味勃氏甜龙竹竹笋作为负对照，以同样甜的版纳甜龙竹竹笋为正对照，通过分析比较勃氏甜龙竹竹笋中主要的糖类物质以及糖合成代谢相关通路，找出影响糖合成的主要代谢物和关键基因，进而探讨勃氏甜龙竹竹笋的甜味形成机制。.植物呈现甜味一般与植物体内的糖含量有关，植物体内糖分种类很多，甜度也不同，即使可溶性总糖差异不大，由于糖的种类不同也会导致甜味的差别。版纳甜龙竹、勃氏甜龙竹和特异性种质苦味勃氏甜龙竹竹笋的可溶性糖含量依次降低但是没有显著差异。三种竹笋中常见的八种糖中果糖、葡萄糖和半乳糖的含量都非常高，含量最高的是版纳甜龙竹，其次是勃氏甜龙竹，苦味的勃氏甜龙竹最低。其它五种糖含量很低。三种糖含量最高的是果糖，果糖的甜度是是所有天然糖中甜度最高的糖之一，果糖含量在三种竹笋中达到了显著差异，推断勃氏甜龙竹和版纳甜龙竹竹笋比苦味勃氏甜龙竹甜的原因主要是果糖含量差异。.版纳甜龙竹和勃氏甜龙竹中的果糖含量之所以比苦味勃氏甜龙竹高原因为果糖合成的多或者果糖分解代谢少。三种竹笋中的纤维素、葡萄糖、淀粉含量表明版纳甜龙竹果糖含量高与其中一条合成途径（ ADP+蔗糖→果糖+ADPG）有关，勃氏甜龙竹果糖含量高与合成途径无关。果糖形成过程中的四种酶（蔗糖合成酶、可溶性酸性转化酶、细胞壁酸性转化酶和葡萄糖异构酶）和果糖分解代谢的果糖激酶和己糖激酶活性结果表明勃氏甜龙竹果糖含量高于苦味勃氏甜龙竹的原因不在于合成途径而在于代谢为1-磷酸果糖和6-磷酸果糖的途径。.勃氏甜龙竹甜笋和苦味勃氏甜龙竹相比的差异代谢物总的有64种，主要集中在次生代谢生物合成、氨酰基-tRNA生物合成、氨基酸的生物合成代谢通路中。转录组比较发现有28条代谢途径产生显著变化。筛选出59个与糖合成和代谢相关的酶基因分为5类，而6-磷酸果糖激酶、糖蛋白糖基转移酶、己糖激酶是显著差异基因。qRT-PCR选取的9个基因中有8个基因的结果与RNA-seq数据的表达趋势一致，验证了RNA-seq分析数据的可靠性。