不同种质资源桃果实芳香物质研究

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桃是全球性的大宗果树,对于我国园艺产业和农业经济发展具有重要作用。香气是桃果实重要的品质性状,直接影响消费者喜好。近年来人们抱怨桃果实越来越没有味了,其中香味的丢失是重要因素。果实香气来源于芳香物质,其组分与含量受到遗传因子影响。本项目以不同种质资源桃果实为材料,结合顶空固相微萃取(HS-SPME)和气质联用(GC-MS)技术检测芳香物质并开展芳香物质同果实质地等品质的相关性分析,同时采用转录组测序(RNA-Seq)等基因表达检测技术,以期鉴别桃果实芳香物质代谢相关的基因,并为桃果实的品质改良提供依据。主要结果如下:1.不同种质资源桃果实的芳香物质含量差异大。桃果实的芳香物质依据化学结构主要分为醛类、醇类、酯类、内酯类和萜类等。以桃果实主要的22种芳香物质为例,包括6种内酯类物质,3种酯类物质,4种醇类物质,3种醛类物质,2种萜烯类物质,4种异戊二烯衍生物。在本研究采用的128份桃果实材料中,芳香物质含量差异很大。作为桃果实特征香气形成的物质基础,γ-癸内酯和δ-癸内酯含量在不同桃品种中的倍数差异超过300倍。进一步采用主成分分析(PCA)和聚类分析方法对芳香物质进行分析,发现不同种质资源的桃果实可以分为5个组。A组桃果实以内酯类物质为主,含量占比为43.13%,表现为“桃香型”,该组包括大量蟠桃品种;B组桃果实以萜类物质为主,相对含量为57.2%,表现为“花香型”,代表品种有‘大团蜜露’、‘湖景蜜露’、‘农林89’等;C组桃果实以酯类物质为主,相对含量为33.56%,表现为“果香型”,包括大量的黄肉桃品种;D组桃果实的C6醛和醇、酯类、萜烯类含量都较高,表现为“混合香”;E组果实以C6化合物为主,含量占比为55.58%,表现为“青香型”。2.芳香物质含量与桃果实的其他品质性状具有相关性。在检测不同种质资源桃果实芳香物质的基础上,本研究还分析了果实重量、形状、果肉颜色和质地等指标,并开展了桃果实芳香物质含量同上述品质的相关性分析。结果发现:(1)随着果实重量的增加,桃果实的芳香物质含量呈减少的趋势。桃果实芳香物质含量与果实重量呈现显著的负相关关系,相关系数为-0.26(P<0.05)。如‘南京白沙’桃果实单果质量为51.05 g,芳香物质的总量为3938.91 ng/g;‘良姬’桃果实单果质量为198.16 g,芳香物质含量为557.22 ng/g。(2)发现扁桃(flat peach)果实内酯类物质和C6化合物含量显著高于圆桃(round peach)。扁桃中“桃香型”的内酯类物质含量为699.81 ng/g,约是圆桃(267.11 ng/g)的2.62倍;扁桃中“青香型”的C6化合物的含量为1546.52 ng/g,约是圆桃(535.41 ng/g)的2.89倍。(3)利用偏最小二乘判别分析(PLS-DA)方法分析芳香物质,发现二氢-β-紫罗兰酮的变量重要性投影(VIP)值最大,表明该物质是区分不同颜色果肉桃果实香气的主要贡献者。二氢-β-紫罗兰酮在白肉桃果实中的含量最高,红肉桃次之,黄肉桃最低。(4)比较软溶质、不溶质和硬溶质桃果实的芳香物质,发现软溶质桃果实的内酯类、C6化合物和C13异戊二烯衍生物等芳香物质含量显著高于其他质地类型。总体而言,软溶质桃果实的芳香物质含量最高,硬溶质居中,不溶质桃果实最低。(5)发现不同成熟期的桃果实芳香物质存在差异。8月份成熟果实的内酯类和酯类芳香物质含量低于6月份成熟的桃果实。3.筛选获得了桃果实芳香物质代谢候选基因。在检测芳香物质含量的基础上,开展了桃果实的转录组测序分析。基于芳香物质与转录本含量相关性分析,开展芳香物质代谢相关候选基因的筛选。研究发现脂肪酸代谢途径的C6芳香物质合成与脂氧合酶LOX家族成员PpLOX1、乙醇脱氢酶家族成员PpADH3表达具有显著正相关性。来源于脂肪酸途径具有桃香味的γ-癸内酯含量与醇酰基转移酶家族成员PpAAT1表达具有显著正相关性(R=0.65,p<0.05)。对于萜类途径的芳香物质,其含量同萜类合成酶家族成员PpTPS1表达存在正相关关系。候选基因的获得为后续的基因功能验证和芳香物质调控研究提供了依据。
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