外源GA3和乙烯对芒果色泽变化的影响及其转录调控分析

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贮藏保鲜是芒果产业链中至关重要的环节,果实色泽是果实最重要的商品品质之一。本实验以两个海南主栽芒果品种“贵妃”、“台农”为材料,研究外源赤霉素(GA3)和乙烯对芒果采后贮藏生理和外观品质的影响,初步研究以转录组为基础的外源GA3抑制芒果果实转色的分子机制,研究结果为深入探索芒果果实转色机理奠定理论基础;对生产中合理的使用外源GA3和乙烯有指导作用。其主要结论如下:1.八成熟(花后100 d)和九成熟(花后120 d)的“贵妃”芒果对不同贮藏温度(12和25°C)和不同乙烯利处理浓度(0.0,0.4,0.8 g/L)的生理响应存在显著差异。成熟度高的芒果(九成熟)采后品质快速变化:维生素C(Vc)含量和可滴定酸(TA)含量不断降低,果实色度角(H*)、丙二醛(MDA)含量不断升高。不同温度下,两种乙烯利处理均能显著提高八成熟果实的的营养品质(TSS、Vc),降低果实TA含量,促进乙烯释放,提高呼吸速率,加速果实软化,且浓度越高促进作用越显著。0.4 g/L乙烯利能够显著促进果实转色,0.8 g/L乙烯利处理抑制果皮转色。2.比较研究了采前喷施GA3和采后浸泡GA3(0、0.5、1.0、2.0、3.0 g/L)对“贵妃”和“台农”芒果色素含量以及色素合成相关酶活性的影响。(1)对于“贵妃”芒果:采前和采后GA3处理对色泽转变的抑制作用表现出梯度响应,即GA3处理浓度越高,抑制芒果果实色泽变化的效应越显著。GA3通过抑制二氢黄酮醇还原酶(DFR)和糖基转移酶(UFGT)来抑制花青苷的合成;抑制叶绿素酶(Chlase)和脱镁螯合酶(MDCase)的酶活性来抑制叶绿素的降解。(2)对于“台农”芒果:采前和采后GA3处理均表现为较低浓度的GA3处理(0.5、1.0 g/L)显著抑制转色,较高浓度的GA3处理(2.0、3.0 g/L)促进果皮转色。采前较低浓度的GA3处理抑制转色的作用主要受Chlase和MDCase的影响,采后处理则主要通过抑制DFR、UFGT和Chlase酶活性来延缓色泽转变。3.高浓度GA3处理抑制“贵妃”芒果果皮转色的RNA-seq分析:15个“贵妃”芒果果皮样本平均产出7.98 G原始数据,基于无参转录组数据组装共得到unigene 38857个,在Nr,Nt,Pfam,COG,Swiss-prot,KEGG,GO数据库中得到功能注释的有25774个。GA3处理显著影响了芒果果皮的代谢进程。KEGG注释到15个次生代谢产物生物合成途径,其中与色泽发育相关的有苯丙氨酸生物合成途径(222个unigene),类黄酮生物合成途径(105个unigene)和花青苷生物合成途径(7个unigene)。4.外源GA3处理对芒果果皮色泽合成相关基因表达的影响:经过RNA-seq,果皮中差异表达的转录因子有3897个,包括MYB、b HLH、WD40、WRKY等七大类。其中大部分响应逆境的转录因子在贮藏期间下调表达,如MYB13、BHLH51、WRKY72、WRKY39等;参与乙烯响应、类黄酮和花青苷合成以及ABA调控的转录因子(MYB4、BHLH25、BHLH93等)在贮藏期间大部分上调表达,在对照中的表达量大于GA3处理组。q PCR验证表明,转录因子MYB75/PAP1对芒果果皮花青苷形成起关键作用,外源GA3强烈抑制了MYB75/PAP1的表达,从而抑制花青苷的合成。与CK相比,采后GA3处理显著抑制花青苷合成的结构基因PAL、4CL1、4CL-7和CHS、CHI的表达,其中PAL、CHI的基因表达量在25 d时下调表达超过0.5倍。GA3对DFR、F3’5’H、CHS在15 d前抑制作用显著,但25 d时表达量显著增加,分别是CK的4倍、3.8倍和2.3倍,表明外源GA抑制芒果果皮转色主要是抑制花青苷合成前端基因的表达。
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