南丰蜜橘化渣性相关基因的表达特征研究

Nanfeng tangerine (Citrus reticulata) is one of the famous local cultivars of China. It has an important effect on economic development of Nanfeng county. It's also the main source of the farmer's income.At present, it has significant difference in fruit quality of Nanfeng tangerine. It shows that mastication of Nanfeng tangerine gets inferior, which serious impacts on it′s commodity performance and economic value. The normal quality 'Yangxiao26' and Shatang tangerine will be taken as the experiment material. The changing content of cellulose, hemicellulose, pectin and lignin in fruit development and ripening process will be studied. The activities of metabolism-related enzymes will be comparison studied. The critical genes for formation mastication will be cloned, gene expression levels will be determined. At the same time, changes of cell ultrastructure will be assessed. The study will provide theory and methodology for increasing fruit quality of Nanfeng tangerine. The final goal of this research is contribute to protection of the famous Nanfeng tangerine and promoting sustainable and healthy development of Nanfeng tangerine industry.

南丰蜜橘是江西省具有地方特色的优良品种，但目前存在果肉普遍粗糙不化渣现象，将制约南丰蜜橘产业的进一步发展。本项目拟以不化渣的南丰蜜橘"杨小26"为材料，以化渣的沙糖橘为对照，对其化渣性相关基因的表达特征进行研究。通过测定果实发育成熟过程中两类材料果肉的纤维素、半纤维素、果胶和木质素含量，分析细胞壁代谢相关Cx、PG、PE、β-Gal、PAL、4CL、CAD、POD等关键酶活性，以获得南丰蜜橘果实化渣性相关细胞壁代谢的关键时期及关键理化因素；克隆与鉴定Cx等基因，并利用Q-PCR技术对上述关键酶基因表达水平进行检测，以确定影响南丰蜜橘果实化渣性的关键性因子（基因），明确南丰蜜橘果实不化渣的分子原因；应用透射电镜对囊衣进行细胞超微结构观察, 以在细胞及亚细胞水平上进一步解释南丰蜜橘果肉质地变化规律。本项目的开展可为改善南丰蜜橘果实化渣性提供重要理论指导，也可为果实品质形成理论增添新内容。

南丰蜜橘有1300多年的栽培历史，是江西省具有地方特色的优良品种，但目前存在果肉普遍粗糙不化渣现象，将制约南丰蜜橘产业的进一步发展。项目首先对南丰蜜橘和沙糖橘化渣性进行了感官评价，结果表明沙糖橘化渣性优于南丰蜜橘；同时，利用质构仪对化渣性进行了物理评价，筛选出囊衣剪切力、纤维强度、纤维延展性、纤维韧性作为化渣性评价的辅助指标，其数值越低，化渣性越好。项目着重研究了南丰蜜橘果实发育过程中囊衣和汁胞的纤维素、半纤维素、果胶和木质素含量及相关代谢酶活性与化渣性的关系，利用Q-PCR 技术对关键酶基因表达水平进行了检测，应用透射电镜对囊衣进行了细胞超微结构观察。结果表明，南丰蜜橘果实化渣性与囊衣纤维素、半纤维素含量有关，含量高则化渣性差；当囊衣纤维素含量没有差异时，纤维素的排列方式、强度、延展性和韧性等理化性质对果实化渣性有重要影响；果实膨大前期至中期是纤维素降解的重要时期，Cx酶（Endoglucanase）和β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase）是影响该过程的关键酶。此外，南丰蜜橘不化渣还与其成熟期果实的原果胶含量高有关，PE和PG与原果胶含量均无显著相关。南丰蜜橘果肉木质素由松柏醇和芥子醇2 种单体组成，自由态松柏醇含量高于自由态芥子醇含量，木质素含量越高则越不化渣；PPO、CAD、PAL为囊衣木质素合成关键酶。利用Q-PCR 技术对关键酶基因表达水平进行了检测，相关性分析结果表明，β-glucosidase 42、β-glucosidase 46、Endoglucanase 4和C4H为影响南丰蜜橘果实化渣性的关键候选基因。本项目的完成为改善南丰蜜橘果实的化渣性品质提供了理论依据，为关键候选基因的功能验证奠定了基础，同时丰富了果实品质形成理论。