云南涮辣辣椒素合成关键酶基因的特异性及其与果实高辣椒素含量的关系

辣椒素不仅是辣椒重要的风味物质，而且在医药产品、生物农药、国防等方面具有广泛应用前景。辣椒素只在辣椒中合成，研究辣椒素的生物合成机理对于提高辣椒素的产量具有重要的意义。本项目以云南特有高辣椒素含量的涮辣(达1.96%)和较低含量的昆明皱皮椒为试材，在已克隆涮辣辣椒素合成酶CS、ACL、FAT基因的基础上，继续克隆PAL、Ca4H、KAS、ACS、pAMT、COMT以及昆明皱皮椒上述9个基因的全长序列；分析对比cDNA序列特性并预测蛋白质结构与相关性质，比较两种不同辣椒素水平辣椒同一基因的差异；同时研究不同环境条件下两个材料果实发育过程中这些基因的表达量及酶活性与辣椒素含量的关系。其目的是获得辣椒素合成酶基因的全序列，深入研究涮辣9个合成酶基因的特异性及其与果实高辣椒素含量的关系，为探索辣椒素合成的调控机制和辣椒素的形成机理，和进一步培育高辣椒素含量品种及获得高辣椒素相关标记奠定基础。

辣椒素不仅是辣椒重要的风味物质，而且在医药产品、生物农药、国防等方面具有广泛应用前景。辣椒素只在辣椒中合成，研究辣椒素的生物合成机理对于提高辣椒素的产量具有重要的意义。.1. 本项目利用同源克隆或电子克隆技术，从云南涮辣和昆明皱皮椒胎座组织中克隆了与辣椒素生物合成相关的基因9个，其中云南涮辣和昆明皱皮椒Ca4H基因、KAS基因、ACS基因、pAMT基因、ACL基因、FAT基因、CS基因长度分别由1536个、1467个、1371个、1380个、399个、1116个和1323个碱基组成；昆明皱皮椒和云南涮辣PAL基因分别由2154和2166个碱基组成；昆明皱皮椒和云南涮辣COMT基因分别由990和1080个碱基组成；.2. 比较了云南涮辣和昆明皱皮椒同一基因的碱基序列和氨基酸序列，发现都存在一定数量的SNP位点，其中碱基SNP位点77个，氨基酸SNP位点40个，此外PAL基因和COMT基因还存在插入/缺失现象，碱基插入/缺失102个，氨基酸插入/缺失34个，这些SNP位点和插入/缺失可能导致蛋白质二级结构和三级结构的变化，进而导致基因表达和酶活性的变化；.3. 进一步对基因编码的蛋白质进行了功能生物信息学分析，确定了蛋白质的分子量、等电点、保守结构域、二级结构、三级结构、信号肽、亚细胞定位、跨膜结构、疏水性等多项重要指标，并对氨基酸序列进行了多物种比对分析和聚类分析，揭示了基因在不同物种中的保守程度。.4. 利用实时荧光定量PCR技术分析了这9个基因在不同环境条件下，不同基因型的辣椒果实不同发育阶段进行了分析，除Ca4H基因外，其他8个基因都表现为单峰曲线，与辣椒素积累规律基本一致，但云南涮辣的表达量高于昆明皱皮椒，露地的表达量高于大棚；.5. 利用现代仪器测定了不同环境条件下，不同基因型的辣椒果实不同发育阶段8个酶的活性，除Ca4H外，其他7个酶的酶活性都表现为先升高后降低的变化趋势，与辣椒树积累规律和相对应的基因的表达量的变化趋势基本一致，但云南涮辣的酶活性高于昆明皱皮椒，露地的酶活性高于大棚；.6. 通过项目的实施，在国内外期刊上发表学术论文10篇，其中SCI检索论文6篇，培养研究生5名。.项目的实施为探索辣椒素合成的调控机制和辣椒素的形成机理，和进一步培育高辣椒素含量品种及获得高辣椒素相关标记奠定基础。 .