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西瓜果实番茄红素和β-胡萝卜素积累及其代谢相关酶基因的表达分析

【摘要】:西瓜(Citrullus lanatus)口感香甜清凉,是夏季人们解暑止渴的重要水果型蔬菜。西瓜果肉储藏大量类胡萝卜素类物质被认为是一种功能性食品。其红色果肉中含有的番茄红素,在抗衰老和疾病预防等领域有重要作用,近年来受到流行病学、营养学等诸多领域的重视。此外,其中含有的β-胡萝卜素作是有效的维生素A替代物,受到广泛关注。我国是全球西瓜生产消费第一大国,近年来我国西瓜育种工作主要在抗病育种、抗逆育种、早产育种、丰产育种、品质育种等方面。为满足广大消费者对功能性食品的需求,培育高番茄红素和β-胡萝卜素的西瓜品种是西瓜功能性育种的重要目标。明确番茄红素和β-胡萝卜素在其代谢途径中的调控机制是实现西瓜功能性育种目标的基础。本研究以7个西瓜材料:白色果肉西瓜PI 459074、浅黄色果肉西瓜Cream of Saskatchewan、橙黄色果肉西瓜WM-Clr-2、浅粉色果肉西瓜PI 482255、红色果肉西瓜LSW177、PI 179881及MSW28为试验材料,采用高效液相色谱法分析番茄红素及β-胡萝卜素在供试材料果实发育7个时间点的积累情况,同时采用q RT-PCR技术分析番茄红素和β-胡萝卜素代谢途径中8个关键酶基因(PSY1、PSY2、PDS、ZDS、CRTISO、LCYB、NCED1及NCED7)在供试材料发育不同时间点的表达量。揭示了不同果肉颜色材料中番茄红素和β-胡萝卜素的积累规律,从基因转录水平明确了影响番茄红素和β-胡萝卜素积累的关键基因。本研究得出以下结论:(1)白瓤PI 459074、浅黄瓤Cream of Saskatchewan中没有检测到番茄红素和β-胡萝卜素;橙黄瓤WM-Clr-2中积累少量的番茄红素和β-胡萝卜素;浅粉色材料PI 482255中积累番茄红素和少量β-胡萝卜素;红瓤材料LSW177、PI 179881和MSW28中成熟期番茄红素和β-胡萝卜素的积累量从高到低均为MSW28PI 179881LSW177。(2)WM-Clr-2呈现出橙黄色的原因并非β-胡萝卜素积累所致,存在其它色素使其果肉显示橙黄色。(3)PSY1和NCED1在西瓜果肉颜色决定中具有重要作用:低PSY1和高NCED1基因表达是白色西瓜形成的主要原因;低PSY1表达是浅黄色西瓜缺乏番茄红素的原因;高PSY1和低NCED1基因表达是红色西瓜中番茄红素积累的主要原因;高NCED1表达是浅粉色西瓜中积累少量番茄红素的主要原因。

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