辣椒的辣味遗传控制与辣椒素生物合成研究进展

 辣椒的辣味源于其果实胎座中合成的辣椒素和二氢辣椒素等生物碱类物质。就辣椒辣味的 遗传特征,影响因素,辣椒素类物质生物合成途径及相关基因进化,辣味性状QTL 定位,Pun1 和pAMT 基因分子标记辅助选择进行了综述。     

《中国蔬菜》2012·22 学术论文导读

辣椒素类物质生物合成途径及其相关基因研究进展吴智明等(仲恺农业工程学院园艺园林学院,广东广州510225;华南农业大学园艺学院,广东广州510642)—《中国蔬菜》2012(22)辣椒素类物质是辣椒果实胎座中产生的特异辣味代谢产物的总称。辣椒素类物质在辣椒果实中的生物合成主要有两条途径:以苯丙氨酸为前体的苯丙烷途径和以缬氨酸或亮氨酸为前体的支链脂肪酸     

辣椒素类物质生物合成及其分子生物学机理研究进展

系统地介绍了辣椒素类物质生物合成的器官,辣椒素类物质的种类及其积累运输,影响辣椒素类物质生物合成的因素,其合成的结构基因及调控基因等。     

辣椒素类物质生物合成途径及其相关基因研究进展

辣椒素类物质是辣椒果实胎座中产生的特异辣味代谢产物的总称。辣椒素类物质在辣椒果实中的生物合成主要有两条途径：以苯丙氨酸为前体的苯丙烷途径和以缬氨酸或亮氨酸为前体的支链脂肪酸途径。本文综述了近年来国内外学者在辣椒素类物质生物合成过程中的主要酶类基因的克隆、基因表达调控机制研究方面取得的最新进展。     

利用SSH方法分离辣椒胎座中不同辣味积累阶段cDNA克隆

辣椒素主要在果实胎座组织中合成,为了进行辣椒素生物合成的分子遗传学研究,采用SSH法,构建一个特辣型品种Habanero胎座cDNA文库。通过dotblot和核苷酸序列分析,从400个消减克隆中选择了39条cDNA克隆,将其与数据库中DNA和蛋白质进行了比对,估计这些克隆的序列信息。结果表明cDNA克隆可分为4类:I类cDNAs,与编码包括酰基转化酶和脂肪酸乙醇氧化酶在内的代谢酶基因同源;Ⅱ类为推定细胞壁蛋白质;Ⅲ类为生物和非生物胁迫蛋白质;Ⅳ类为非同源cDNAs。Northern blot分析证明这些克隆在辣椒中差异表达。结果说明所有的cDNA克隆在辣椒中差异表达,Ⅰ类和Ⅳ类的cDNA克隆在辣椒胎座中差异表达或优先表达。     

辣椒氨基转移酶pAMT基因家族在基因组中的分布分析

为研究辣椒氨基转移酶(pAMT,putative aminotransferase)基因在辣椒基因组中的分布和功能,以尊辣1号基因组为参照,利用生物信息学方法对辣椒中pAMT基因家族成员进行全基因组水平分析。结果显示:辣椒基因组中存在9个pAMT基因家族成员,集中分布在8号和9号染色体上,氨基酸序列多重比对显示这9个蛋白分别聚类到3大分支上。结构分析表明,pAMT家族所有蛋白均含有5个保守结构域Motif 2、Motif 3、Motif 5、Motif 8和Motif 9。基因表达分析结果显示:基因Capana09g000427在叶片中不表达,在果皮中表达量最高,其次是子房,在种子和胎座也有表达。基因Capana08g000160在种子、胎座中不表达,仅在叶片中表达稍高,在其他组织的表达量均较低。辣椒氨基转移酶pAMT基因家族在基因组中的分布分析为进一步研究辣椒氨基转移酶pAMT基因家族的功能提供了科学依据。     

辣椒Pun1位点对辣椒素酯类物质合成的控制

辣椒由于含有生物碱化合物辣椒素和辣椒素类物质(capsaicinoids)而具有独特的辣味。虽然辣椒素类物质已被证实对人体健康有药理和生理作用,但由于具有辛辣味,使得辣椒素类物质的应用受到限制。在无辣味的辣椒中发现的辣椒素酯类物质(capsinoids)与辣椒素类物质具有非常相近的结构和相似的生物效应。以前的研究表明,p-AMT基因突变与辣椒素酯类物质的产生相关,然而,辣椒素酯类物质的合成途径尚未被完全阐明。在本研究中,我们对F6重组自交系群体进行了遗传分析,以确定辣椒素酯类物质的合成机制。在这个群体中,辣椒素酯类物质的产生与否表现出了与具有Pun1位点的基因型植株的共分离。此外,我们筛选了辣椒素酯类物质的合成模式,以及在p-AMT突变系中Pun1位点与辣椒素酯类物质合成的相关性。在辣椒种质中,我们筛选到p-AMT基因中PLP结合结构域中的氨基酸取代突变体。隐性pun1基因存在时不合成辣椒素酯类物质,同时还发现p-AMT突变型和辣椒素酯类物质的含量之间并无关系。由此认为Pun1基因不仅负责辣椒素类物质合成,同时也控制着辣椒素酯类物质的合成。     

《中国蔬菜》2012·22学术论文导读

辣椒素类物质生物合成途径及其相关基因研究进展 吴智明等（仲恺农业工程学院园艺园林学院,广东广州510225;华南农业大学园艺学院,广东广州510642）—《中国蔬菜》2012（22）辣椒素类物质是辣椒果实胎座中产生的特异辣味代谢产物的总称。辣椒素类物质在辣椒果实中的生物合成主要有两条途径：以苯丙氨酸为前体的苯丙烷途径和以缬氨酸或亮氨酸为前体的支链脂肪酸     

基于转录组denovo拼接鉴定辣椒(Capsicum frutescens)中辣椒素生物合成相关基因

辣椒素是由辣椒果实产生的一组化合物,被广泛应用于许多领域,尤其是医药行业。辣椒素生物合成途径还没有被清楚地确定。为了解更多辣椒素生物合成的知识,我们对辣椒(Capsicum frutescens L.)胎座和果皮的混合材料进行了转录组测序。并使用不同的拼接软件对各拼接参数的影响进行了评估,最终获得了转录组数据de novo拼接的最佳策略之一。我们利用Trinity软件得到共54 045条高质量unigenes(转录物)。约92.65%的unigenes与马铃薯、番茄和辣椒(C.annuum)ESTs数据库公共蛋白序列和基因组有相似性。我们预测到了3个新的结构基因(DHAD,TD,PAT),填补了由Mazourek提出的辣椒素分子合成途径中的空缺,并且以KEGG(京东基因与基因组百科全书)分析为基础,鉴定到了参与辣椒素生物合成新的候选基因。大量的SSR(简单重复序列)和SNP(单核苷酸多态性)标记在C.frutescens和C.annuum序列中被预测到,这些标记可在识别辣椒群体多态性方面提供帮助。这些数据将为辣椒素生物合成途径及相关研究提供新的思路。此外,我们的转录组de novo拼接策略也可用于其他大量类似研究中。     

辣椒素类物质的代谢生理研究现状

综述了辣椒素类物质的结构、性质与生理作用、在辣椒果实中的合成位点、合成途径、分布及辣椒素类物质的积累特点与影响因素     

制干辣椒果实辣椒素对干旱、盐及其双重胁迫的响应

为明确干旱、盐等环境因素对制干椒辣椒素含量的影响,试验以红龙23号板椒为材料,从现蕾期开始设置不同土壤含水量65%(W1)、45%(W2)和NaCl(S1=120 mmol·L^-1)及盐旱复合处理(W1S1、W2S1),利用高效液相色谱法分析转色期果实辣椒素素含量,并送样进行转录组测序。结果表明,W1处理下辣椒素含量较对照增加107.11%,W2处理时辣椒素含量下降73.01%;含盐处理均能提高辣椒素含量,其中W2S1处理的较对照高392%。盐、旱胁迫主要影响苯丙烷生物合成途径,其中HCT、4CL、CAD等基因表达受影响较大;聚类分析表明BCKDHE2、ENRb等基因主要响应干旱胁迫,CCR、GS2主要响应盐胁迫。由上可知,适度干旱和盐胁迫均能提高辣椒素含量;干旱加剧时与盐分的复合效应更显著,对辣椒素积累的促进作用更大。     

不同类型辣椒辣度的测定及分析

采用高效液相色谱法测定38份辣椒果实中的辣椒素和二氢辣椒素的含量。研究辣椒素和二氢辣椒素的含量,换算出其史高维尔指数,并进行辣度分级。结果表明：参试的38份样品中,鲜果实的辣度级别从1级到8级,脱水果实的辣度级别从1级到10级。该试验中辣椒素类物质主要存在于胎座组织中,种子中含量次之,果皮中含量最少。辣椒老熟果含辣椒素换算出的史高维尔指数是青熟果的5-6倍。     

不同栽培条件下辣椒果实辣椒素含量的分析与QTL定位

利用辣味辣椒Perennial(Capsicum annuum)和无辣味辣椒83-58种内重组自交系群体构建的辣椒种内遗传图谱,以温室和露地栽培条件下无辣味辣椒77013A与重组自交系群体各株系杂交F1果实的辣椒素和二氢辣椒素含量作为表型性状进行分析。结果表明,温室和露地栽培条件下辣椒素和二氢辣椒素的含量和比值差异明显。对露地和温室栽培条件下辣椒果实辣椒素和二氢辣椒素含量、总和及其比值进行了QTL定位,共获得16个关于辣椒素和二氢辣椒素含量的QTL位点,分布在辣椒第2、4、12号染色体上,2号染色体上同时控制辣椒素、二氢辣椒素、二者比值和辣椒素总量的主效QTL位点cap2.1、dhp2.1、C/D2.1和(C+D)2.1,均在露地和温室被检测到,其LOD值大于5.0,贡献率为20.2%~76.6%,侧翼标记均为BD76366和Pun1,12号染色体上调控辣椒素总量的微效QTL也在温室和露地同时被检测到,其他QTL位点未在两种环境下同时定位到。     

不同辣椒基因型辣椒素的积累特性

用高效液相色谱法(HPLC)检测4份辛辣型辣椒材料在花后10个时期果肉、胎座和种子的辣椒素类物质的含量。结果表明,辣椒素类物质以胎座中最高,果肉次之,种子最少,其中牛角椒类型华椒3号、华椒4号和华椒5号的辣椒素类物质含量在花后40～50d达到最高,朝天椒在花后25d达到最高。     

辣椒素分子改性的研究进展

辣椒素是引起辣椒辛辣味的主要化学物质,具有广阔的国内外市场和较高的应用价值。介绍了辣椒素的化学组成和理化性质,综述了近年来国内外辣椒素分子改性的研究进展,并对辣椒素分子改性进行了展望。     

土壤水分含量与施肥量对辣椒产量与品质的影响

通过盆栽大方线辣椒,研究了土壤水分含量与施氮量对辣椒果实产量和品质的影响。结果表明,土壤水分含量和施氮量对产量影响显著,其中W2N2(土壤水分下限为60%Q,0.2gN/kg干土)产量最高;同一土壤水分含量,施氮能显著的增加辣椒素、维生素C、干物质和可溶性糖等物质含量,但施氮过多,辣椒素、维生素C含量下降;同一施氮量,土壤水分含量下降辣椒素、维生素C含量显著增加。综合来看,W2N2产量最高,品质较好。     

四川省不同地理环境下辣椒果实辣椒碱及VC含量差异

为分析四川不同地理、气候条件下辣椒果实内辣椒碱及VC含量差异,在成都平原和川南攀西高原按照当地种植习惯栽种2个线椒品种和1个牛角椒品种,果实成熟后,测定了果实内辣椒素、二氢辣椒素及VC含量。试验结果表明,攀枝花和西昌地区栽种的辣椒辣度显著低于成都和遂宁产的辣椒,但其VC含量显著高于后者;3个辣椒品种辣椒碱和VC含量受环境因素影响。     

线辣椒新品系LD区域试验报告

通过对参试区试品种进行多方面的比较分析后认为,LD为早熟高色素专用型线椒新品系,其产量与对照品种陕椒2001（CK）相当,LD的色价是陕椒2001的1.4倍,辣椒素含量（g/kg）、辣度均是陕椒2001的3.9倍。高色素线辣椒品系LD的选育可为线椒精加工产业提供高质高效的加工原料,具有较高的推广价值。