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辣椒素是辣椒中辣味的物质基础,所以辣椒素的含量直接决定了辣椒辣度的高低。虽然辣椒素的合成途径已经在化学层面得到阐明,但除辣椒素合成酶外,其它步骤的关键酶以及负责编码这些酶的基因尚未完全在功能上得以确认。前人多用一年生辣椒(Capsicum annuum L.)作为研究辣椒素生物合成机制的材料,却鲜有报道采用辣度较高的中国辣椒(Capsicum Chinense Jacq.)。研究证明,辣椒素合成的最后一步是由辣椒素合成酶(CS)催化完成,该酶的两个前体分别由苯丙氨酸途径和支链脂肪酸途径催化形成。前人的研究推断,支链脂肪酸途径的最后一步由酰基辅酶A合成酶(ACS)催化,然而编码该酶的基因尚未得以鉴定。本研究以海南黄灯笼辣椒(Capsicum Chinense Jacq.)和魔鬼椒(Capsicum Chinense Jacq.)作为研究对象,首先测定了辣椒果实在不同发育时期及组织部位的辣椒素含量,对辣椒中ACS基因进行了系统的挖掘、进化和转录组分析,并以前人已鉴定的CS基因为对照,采用qRT-PCR对ACS基因的表达量进行分析,考察辣椒中ACS基因的表达与辣椒素合成的关系,推断辣椒ACS基因在辣椒素合成通路中的作用。研究结果如下:(1)测定两个中国辣椒品种中的海南黄灯笼和魔鬼椒果实的辣椒素含量,表明两个辣椒品种的辣椒素均集中积累于胎座组织。随着辣椒果实的发育,海南黄灯笼辣椒果实中辣椒素含量逐渐升高,且在后期有加速升高的趋势;而魔鬼椒果实中辣椒素含量在发育成熟的前期升高,在成熟后期有一定程度的降低。完全成熟的魔鬼椒辣椒素含量显著高于海南黄灯笼辣椒,而两种辣椒的辣椒素含量均显著高于已报道的一年生辣椒果实的辣椒素含量。(2)从中国辣椒基因组中挖掘得到42个ACS基因,并对其进行进化和表达分析,结果显示:中国辣椒ACS基因均含有一个保守结构域。在系统发育树中,这些基因分为2个分支。通过差异显著分析,筛选得到在中国辣椒果实中显著高表达的4个基因,并且在已报道的中国辣椒基因组数据库中的ID分别是:CC.CCv1.2.sCCffold1155.1、CC.CCv1.2.sCCffol462.15、CC.CCv1.2.sCCffold859.1和CC.CCv1.2.sCCffold1075.12,本研究将其依次命名为CcACS1、CcACS2、CcACS3和CcACS4。除此之外,在这42个ACS基因中,鉴定到7个组成性表达基因,6个在根中显著高表达的基因,1个在花中高表达的基因以及6个在器官及果实的整个发育阶段均呈现低表达或不表达的基因。(3)采用qRT-PCR,以前人已鉴定的CS基因作对照,对筛选得到的4个ACS基因进行表达分析,结果表明:和CS基因的表达类似,随着海南黄灯笼辣椒果实的发育,4个ACS基因在胎座中的表达均呈升高的趋势,其中CcACS1的表达量显著高于其它3个基因,且其在胎座中的表达量显著高于种子和果皮。随着魔鬼椒果实的发育,ACS基因和CS基因的在胎座中的表达呈先升高后下降的趋势,其中CcACS3在胎座中的表达量显著高于其它3个基因,且其在胎座中的表达量显著高于种子和果皮。CcACS2和CcACS4基因在海南黄灯笼辣椒和魔鬼椒的种子中表达量均高于胎座。与一年生辣椒类似,CS基因在两种中国辣椒果实胎座中的表达均显著高于果皮和种子。(4)对4个ACS基因与CS基因的表达量进行相关性分析,结果表明:考察胎座在不同发育时期的辣椒素含量,在海南黄灯笼辣椒中,CcACS2、CcACS3、CcACS4的表达量与CS基因的表达量呈显著正相关;CcACS1与其它3个ACS基因不同,与CS基因的表达量相比,在海南黄灯笼辣椒转色期中的表达量已略高于发育期,因此其表达量虽然与CS基因的表达量呈正相关,但不显著;在魔鬼椒中,4个ACS基因的表达量与CS基因的表达量呈正相关。考察成熟辣椒果实在不同组织的辣椒素含量,CcACS1和CcACS3的表达量与CS基因在海南黄灯笼辣椒中的表达量呈正相关,而CcACS3基因与CS基因在魔鬼椒中的表达量呈正相关,但不显著。本研究通过对中国辣椒ACS基因的系统挖掘和表达分析,从42个ACS基因中筛选得到4个可能参与中国辣椒中辣椒素合成的ACS基因,其表明在相对较低辣度的海南黄灯笼辣椒中CcACS1参与辣椒素合成的可能性最大,而在较高辣度的魔鬼椒中CcACS3参与辣椒素合成的可能性最大。因此,本研究为进一步阐明辣椒素合成机制提供了分子基础,并为以辣椒素含量为育种目标的分子育种提供了新的基因靶标。