嫁接影响薄皮甜瓜主要酯类合成的机制及其调控

在明确嫁接对薄皮甜瓜果实中主要酯类影响的基础上，利用气相色谱-质谱联用仪和气相色谱仪相结合的手段，定量研究嫁接对甜瓜果实中主要酯类物质种类和含量的影响。通过植株活体栽培与离体实验相结合，以直链乙酸己酯和支链乙酸-2-甲基-1-丁酯为代表，测定在其合成过程中，脂肪酸和氨基酸途径上不同阶段前体的含量，以及通过外源加入不同阶段前体物质测定酯类合成的变化，以明确嫁接对酯类合成途径影响的关键步骤和环节。同时，测定醇酰基转移酶（AAT）等关键酶活性及利用Real-time Q PCR定量研究CM-AAT系列基因表达的差异，以揭示嫁接对薄皮甜瓜酯类合成影响的分子机制。最后，研究嫁接对果实内源乙烯生成的影响及外源乙烯对酯类的调控作用。为调控和改善嫁接甜瓜果实的品质提供理论和实践依据，也为利用分子手段改良品种和提高果实的品质奠定生理学基础。

生产中薄皮甜瓜嫁接后品质发生改变，而香气物质是薄皮甜瓜成熟果实的重要品质指标，嫁接是如何影响甜瓜果实中香气成分的？本项目针对这个问题，首先以薄皮甜瓜“玉美人”为接穗，白籽南瓜“圣砧1号”为砧木，进行嫁接。取开花后不同天数的果实，用固相微萃取结合GC-MS，经NIST谱库检索及资料分析，共检测出89种挥发性成分，包括酯类、醛类、醇类、酸类和烃类等物质。嫁接降低了薄皮甜瓜果皮和果肉中绝大部分香气成分的种类和含量，对果皮和果肉影响不同；减少了甜瓜成熟果实中的特征香气成分并降低了香气值。嫁接果皮、果肉中氨基酸总量在果实发育前期高于自根，而从花后33d/25d 以后低于自根；并明确了缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸参与果实中支链酯类的合成。嫁接降低了果皮中油酸、亚油酸和亚麻酸等游离脂肪酸含量，对果肉中脂肪酸影响不大。通过组织圆片实验，明确了嫁接对甜瓜果皮中乙酸己酯（直链酯）的合成主要是通过影响己酸向己醛及己醛向己醇的转化这两个步骤，对己醇向酯类转化影响不大；嫁接影响了氨基酸向醛以及由醇向酯的合成，导致乙酸-2-甲基-1-丁酯（支链酯）的合成能力降低，施用醛前体对酯的合成影响不大。. 其次，以三种不同的砧木（“圣砧一号”、“甜砧2号”和厚皮甜瓜“PG22HF1”）与“玉美人”薄皮甜瓜嫁接，嫁接后降低了花后相同天数的果实中脂氧合酶（LOX）、醇脱氢酶（ADH）和醇酰基转移酶（AAT）酶活性，但对于成熟期一致的果实，嫁接并没有显著降低酶活性，而且‘甜砧2号’还提高了3种酶活性。实时荧光定量PCR分析表明，嫁接不但延迟了果实成熟，而且还降低了CmADH1和CmADH2及CmAAT1、CmAAT2和CmAAT3基因的表达量，甜砧2号砧木对甜瓜果实成熟及香气合成相关酶活性及基因表达影响最小，其他两个砧木影响较大。. 最后，探讨了外源乙烯和1-MCP处理对薄皮甜瓜成熟特性和香气物质合成及基因表达的影响。外源乙烯施用显著促进了甜瓜果实中乙烯的释放量和呼吸速率的提高，大部分特征香气尤其是酯类明显受外源乙烯调控，外源乙烯处理显著促进了酯类物质的合成、提高了相关酶活性和基因表达量，而1-MCP则有显著抑制作用。.发表相关论文10篇，SCI收录3篇，中文核心期刊5篇，会议论文（ISTP收录）2篇。培养博士生2名，硕士研究生各3名。