杨梅果糖激酶基因MrFRK2的克隆及在成熟期果实中的表达分析

以‘荸荠’和‘东魁’杨梅果实为研究材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆得到果糖激酶基因MrF RK2的全长c DNA序列。MrF RK2全长1 279 bp,ORF阅读框全长996 bp,3′端非编码区227bp,5′端非编码区56 bp,编码332个氨基酸残基。通过氨基酸序列分析发现Mr FRK2含有pfk B碳水化合物磷酸果糖激酶家族高度保守的1个ATP结合域和2个底物结合域;Mr FRK2与杨树Pt FRK2相似性最高,达到85%。利用实时荧光定量PCR技术分析基因表达的结果表明,Mr FRK2在‘东魁’杨梅果实的发育早期大量表达,在成熟后期表达量下降,果实成熟初期Mr FPK2表达量‘东魁’显著高于‘荸荠’。果实成熟期间果糖含量‘东魁’显著高于‘荸荠’,与果实成熟期间Mr FPK2的表达量相反。这表明,MrF PK2在杨梅果实成熟期间果糖降解过程中可能起一定作用。     

草莓果实蔗糖和己糖的代谢特性及其与糖积累的关系(英文)

以设施栽培的枥乙女草莓为试材,研究蔗糖代谢和己糖代谢关键酶在草莓果实糖积累进程中的作用。采集花后1～8周的果实,分别测定果实中葡萄糖、果糖、蔗糖的含量和蔗糖磷酸合酶(SPS)、蔗糖合酶(SS)、可溶性酸性转化酶(AI)、中性转化酶(NI)、己糖激酶(HXK)及果糖激酶(FRK)等蔗糖和己糖代谢酶的活性。结果表明,草莓果实的总糖含量随果实发育持续积累,但蔗糖的快速积累对果实后期糖的积累贡献最大。在果实发育前期,草莓AI活性随果实发育而下降,但在果实发育后期,AI活力随果实成熟而急剧上升,这使果实最终以积累己糖为主。果实蔗糖快速积累期,合成蔗糖的酶SPS和SS(合成方向)的活性下降到较低水平,表明这2种酶对草莓后期果实蔗糖的快速积累贡献较少。果实发育后期较低的HXK和FRK活力有利于果实糖的快速积累。     

枣果实糖酸组分特点及不同发育阶段含量的变化

以20个枣品种为试材,采用超高效液相色谱法对枣果实中的主要糖和有机酸组分进行了测定分析,比较了不同品种间的差异并揭示其动态变化规律。结果表明:枣果实中主要的可溶性糖为蔗糖、果糖和葡萄糖,其中蔗糖含量最高,其次是果糖和葡萄糖,属蔗糖积累型;总糖及各组分糖的含量在不同品种果实间存在显著差异,所测品种中‘新郑灰枣’总糖含量最高;随着果实的发育,果糖、葡萄糖和蔗糖含量不断积累,在果实发育前期主要是果糖、葡萄糖的积累,白熟期之后以蔗糖积累为主。枣果实中的有机酸主要是苹果酸、奎宁酸和琥珀酸,其中苹果酸含量最高,属苹果酸优势型;总酸及各组分酸的含量在不同品种间存在极显著差异,‘彬县晋枣’总酸含量最高;随着果实的发育成熟,总酸及苹果酸、奎宁酸和酒石酸含量不断增长,柠檬酸含量在不同发育时期间无显著差异,琥珀酸含量在白熟期低,且与脆熟期和完熟期差异极显著,而脆熟期和完熟期之间无显著差异。糖、酸相关性分析表明,总酸与苹果酸和奎宁酸,总糖与蔗糖,果糖与葡萄糖,苹果酸与总糖和蔗糖之间都呈极显著正相关。柠檬酸与果糖和葡萄糖之间存在显著负相关,总酸与果糖、酒石酸与熊果酸之间存在显著正相关。     

李果实发育过程中糖、酸、维生素C含量的变化

分析测定了大石早生、龙园秋李、黑宝石、安哥诺4个李品种的果实生长动态,及其主要糖、酸、维生素C含量的变化规律。结果表明,李果实发育过程中主要糖的变化规律基本一致,即其发育早期,几乎没有蔗糖的积累,果糖含量也较低,而葡萄糖含量相对较高;随着果实的发育,果糖含量持续增加,葡萄糖含量增长缓慢,发育后期蔗糖显著积累。但不同品种含糖量差异较大,龙园秋李总糖含量最高,安哥诺次之,黑宝石和大石早生较低。不同李品种的各类糖含量不同大石早生、龙园秋李蔗糖含量最高,果糖次之,而葡萄糖含量极低;黑宝石以葡萄糖和蔗糖为主,果糖含量相对较低;安哥诺则以果糖和葡萄糖为主。果酸和维生素C含量则随果实发育呈逐渐下降的趋势。     

鲜黄梨不同树形果实糖分积累与蔗糖代谢相关酶活性研究

研究了平棚形、"V"字形、"Y"字形和疏散分层形整形修剪下鲜黄梨果实的糖分积累过程及其与蔗糖代谢相关酶活性的关系。结果表明,鲜黄梨果实成熟时糖组分以果糖、蔗糖、葡萄糖为主,果糖含量最高,蔗糖和葡萄糖含量差异不大;不同树形果实中,果糖、蔗糖和葡萄糖以及蔗糖代谢相关酶的活性变化趋势一致,但不同树形梨果含糖量均以平棚形果实最高,蔗糖合酶(SS)和蔗糖磷酸合成酶(SPS)的活性也以平棚形果实最高,"V"字形的次之,疏散分层形的最低。     

火龙果果实发育过程中淀粉与可溶性糖含量变化及其相关性分析北大核心

研究金都一号和越南白肉火龙果不同发育时期果实中淀粉与可溶性糖含量变化趋势,旨在为火龙果果实品质提升提供科学依据。以金都一号和越南白肉为试验材料,分别测定7个发育时期的果实中淀粉、蔗糖、果糖和葡萄糖含量等变化趋势。结果表明,金都一号和越南白肉火龙果果实淀粉含量均呈单峰型变化,二者均从花后5 d开始迅速积累淀粉,分别于花后20 d和15 d达到峰值,之后淀粉含量迅速降低,成熟期淀粉含量较少。金都一号火龙果蔗糖含量在花后10 d和30 d分别出现2个高峰值,而越南白肉火龙果的蔗糖含量呈现先降后升再降的变化趋势,二者蔗糖含量均在花后30 d达到最高。2个品种从花后5~15 d期间果实中果糖和葡萄糖含量波动较小,花后20 d果糖和葡萄糖含量均急剧增加。金都一号火龙果果糖和葡萄糖含量分别在花后30 d和35 d达到最高,而越南白肉火龙果的葡萄糖和果糖含量分别在花后30 d和35 d达到最高。相关性分析发现,金都一号火龙果果实淀粉与蔗糖含量变化存在显著负相关关系;越南白肉火龙果的淀粉含量与蔗糖含量呈极显著负相关,与果糖和葡萄糖含量均呈显著负相关。火龙果果实淀粉降解和可溶性糖含量增加存在极显著和显著负相关,为探讨火龙果果实中可溶性糖积累与淀粉降解机制之间的关系提供了理论依据。     

果实糖含量及成分调控的分子生物学研究进展

采用分子生物学手段调控果实糖含量及成分、改良果实品质是近年来研究的热点之一。综合有关文献,对猕猴桃、草莓、杨梅、柑橘等果实中的蔗糖、果糖、葡萄糖及淀粉积累机制进行简要评述,重点阐述了通过淀粉代谢关键酶基因PGM、AGPase调控果实淀粉积累,通过蔗糖代谢关键酶基因Ivr、SS调控果实蔗糖积累,通过己糖代谢关键酶基因HXK、FRK调控果实己糖积累的国内外研究进展,结合本课题组长期研究经验的积累,提出多基因协同表达或果实专一表达可能是实现调控果实糖含量及构成的有效途径。     

苹果糖转运蛋白TMT基因的表达及其与糖积累的关系

利用苹果基因组筛选液泡膜单糖转运蛋白TMT 家族基因,通过qRT-PCR 探索它们在苹果各器官组织中的表达特性,并分析其表达与果实糖积累的关系。结果表明,在苹果中主要存在5 个TMT 家族基因,均含有11 个跨膜区,并具有1 个长约330 氨基酸的亲水loop 区位于胞质内,它们与拟南芥和葡萄的TMTs 高度同源。定量表达分析发现,它们均在苹果中表达,且MdTMT1 表达量相对最高,MdTMT3和MdTMT4 表达量较低。MdTMT1 在花和成熟果实中表达量最高,MdTMT2 在成熟果实中表达最高。在果实发育过程中,MdTMT1 和MdTMT2 的表达量与果实中总糖、还原性总糖、果糖、蔗糖含量呈极显著正相关,说明MdTMT1 和MdTMT2 可能参与了苹果果实成熟期果糖和蔗糖的积累。     

‘仓方早生’桃及其早熟芽变果实蔗糖和苹果酸积累与相关基因表达

为揭示'仓方早生'桃及其早熟芽变果实生长发育过程中糖酸积累差异的分子机制,以'仓方早生'及其早熟芽变果实为试材,比较了二者不同发育时期果实中糖和有机酸含量的差异,并对其蔗糖及苹果酸代谢相关基因的表达差异进行分析,选出变化趋势明显的相关基因并进行实时荧光定量PCR (qRT-PCR)验证其表达情况。结果表明:'仓方早生'及其早熟芽变果实发育过程中,葡萄糖、果糖、蔗糖、山梨醇、柠檬酸、苹果酸和莽草酸含量的变化趋势基本一致,二者成熟果实中上述糖酸的含量差异不显著。花后59和71 d时,早熟芽变果实中蔗糖含量显著高于'仓方早生',苹果酸含量显著低于'仓方早生'。RNA-seq数据分析及相关性分析表明,'仓方早生'及其早熟芽变桃果实中蔗糖含量变化差异主要受PpSUS1、PpSPS1、PpINV2和PpTMT1-1表达影响,其中PpSUS1和PpTMT1-1表达量在果实发育过程中逐渐增加,与蔗糖含量变化趋势一致;PpSPS1表达量与蔗糖含量呈显著正相关。苹果酸含量变化差异主要受PpMDH1-2和PpNADP-ME1表达影响,PpMDH1-2的表达量在果实发育过程中逐渐下降,花后59和71 d时早熟芽变中PpMDH1-2表达量显著低于'仓方早生';PpPEPCK1和PpPEPCK2对苹果酸积累起辅助调控作用。     

套袋对富士苹果果实发育期光合同化物积累的影响

以富士苹果为试材,进行不同时期的果实套袋和摘袋处理,以不套袋果实为对照,测定了果实中重要光合同化物的积累,分析比较了套袋对果实中糖分积累和转化的影响。试验结果表明:套袋提高了果实的单果重,降低了果实早期的淀粉积累速率,缩短了积累持续时间;在发育早期,套袋果实中蔗糖、葡萄糖、果糖的含量和变化趋势与不套袋的对照果实基本一致;在果实发育后期,套袋果实中蔗糖和葡萄糖的含量明显降低;合适的摘袋时间有利于提高果实中蔗糖和果糖的含量,改善果实品质,但过早摘袋不利于蔗糖和果糖的积累。反季节套袋也证实了果实后期的遮光处理不利于蔗糖和果糖的积累。     

蔗糖合成酶PavSS1调控甜樱桃果实成熟的功能分析

【目的】明确甜樱桃PavSS基因家族在果实成熟过程中的功能。【方法】利用qRT-PCR技术分析了7个蔗糖合成酶基因PavSS1～7在果实发育过程中的表达情况,并分析了蔗糖对PavSS家族基因表达的影响,利用甜樱桃果实的VIGS技术分析了PavSS1与PavSS6基因影响果实成熟的功能。【结果】PavSS1和PavSS2基因在甜樱桃果实发育和成熟过程中均表达,且PavSS1基因表达量是PavSS2基因的10倍以上;PavSS1和PavSS2在果实发育前期表达量逐渐升高,后期表达量逐渐降低。PavSS3和PavSS5基因在整个果实发育期均低表达,且表达量差异不显著。PavSS4和PavSS7基因在果实发育前期表达量高,后期表达量低。PavSS6基因在果实发育初期低表达,随后表达量逐渐升高,并维持较高水平。外施蔗糖显著下调了PavSS1和PavSS6基因的表达,而PavSS2、PavSS3、PavSS4、PavSS5和PavSS7基因的表达变化不显著。沉默甜樱桃果实PavSS1基因抑制了甜樱桃果实成熟,包括果实硬度、ABA含量、花色苷含量和可溶性糖含量发生显著变化以及成熟相关基因的表达量显著下调;而沉默PavSS6基因的甜樱桃果实与空载对照相比,没有显著变化。【结论】PavSS1基因可能是控制甜樱桃果实蔗糖代谢的关键基因,参与了甜樱桃果实成熟过程的调控。     

草莓果实发育过程中糖代谢相关基因的表达分析

 为了分析草莓（Fragaria × ananassa Duch.）果实发育过程中可溶性糖积累与相关基因表达量的关系,以‘杜克拉’草莓7个发育时期的果实为试材,利用实时荧光定量RT-PCR的方法,分析果实发育中蔗糖转运蛋白及糖代谢关键酶（酸性转化酶、蔗糖合成酶和蔗糖磷酸合成酶）4个基因的表达量以及可溶性糖含量的变化趋势。结果表明,蔗糖、葡萄糖和果糖含量随着果实发育都呈逐渐增加的趋势,尤其蔗糖积累与果实成熟的关系较密切。随着果实发育,蔗糖磷酸合成酶基因表达量呈逐渐增加的趋势,尤其在果实发育的后期增加较快;蔗糖合成酶和酸性转化酶基因表达量除了白熟期和转色期外,呈逐渐降低的趋势;蔗糖转运蛋白基因表达量呈先升后降,降后又升的变化趋势,尤其在白熟期前急剧增加。结合可溶性糖和基因变化趋势分析表明,蔗糖转运蛋白和蔗糖磷酸合成酶在草莓果实发育过程中发挥着重要的作用。     

嫁接番茄果实糖分变化及其与氮磷含量相关性分析

以红果番茄‘戴维森’（Dv）和粉果番茄‘罗拉’（La）为接穗,以‘Anta-T’(At)和‘Midako’(Md)番茄为砧木进行嫁接,研究了不同穗砧组合不同发育时期果实糖组分含量、蔗糖代谢相关酶活性及矿质元素含量的变化。结果表明,砧木可显著影响接穗果实的果糖、葡萄糖和蔗糖含量且与接穗间存在显著交互作用。花后30 d,Dv/At果实蔗糖含量较Dv/Md高8.06%,La/At和La/Md之间无显著差异。花后110d时,Dv/Md果糖含量较自根嫁接苗低20.66%,La/Md却与自根嫁接苗无显著差异。不同嫁接组合果实中糖分含量差异与蔗糖代谢酶活性密切相关,果实糖分差异在发育前期主要受到接穗对酸性转化酶活性的调控作用,发育后期主要受到砧木对蔗糖磷酸合成酶和中性转化酶活性的影响。不同穗砧组合的果实中氮、磷、钾、钙、镁和铁含量差异显著。曲线估计分析显示,果实中氮和磷含量与蔗糖酸性转化酶和中性转化酶活性以及果糖、葡萄糖含量呈显著的负相关,与蔗糖含量成显著正相关。因此,在嫁接栽培促进番茄提质增产过程中,氮、磷养分管理应与砧木吸收特性相协调,从而避免氮、磷吸收增多引起番茄果实糖度和风味降低。     

鲜黄梨果实糖积累及山梨醇转化相关酶活性的变化

对鲜黄梨果实发育中糖积累及山梨醇转化相关酶活性的变化进行了研究。结果表明:果实发育前期以积累山梨醇和淀粉为主,后期以积累果糖为主。果实整个发育过程中,葡萄糖、果糖、蔗糖、可溶性总糖含量逐渐增加,山梨醇和淀粉含量先增加后降低。山梨醇脱氢酶和山梨醇氧化酶在果实发育早中期活性逐渐增高,后期活性降低,但较前期高,两者共同对山梨醇的转化起调控作用。     

根域限制对‘巨玫瑰’葡萄果实可溶性糖含量及相关代谢酶活性的影响

 以‘巨玫瑰’葡萄（Vitis vinifera L. × V. labrusca L.）为试材,从始熟期开始研究了根域限制栽培对果实可溶性糖积累及相关代谢酶活性的影响。结果表明：‘巨玫瑰’葡萄果实中主要以葡萄糖和果糖积累为主。从始熟期开始果实中的葡萄糖和果糖含量持续增加,与此同时,酸性转化酶（AI）的活性也随果实发育进程而逐步增强。AI活性与果实中含量最多的葡萄糖和果糖含量显著相关。中性转化酶（NI）和蔗糖合成酶（SS）的分解方向的活性只是在始熟期3周后开始增加,且活性低于AI。蔗糖合成酶（SS）的合成方向和蔗糖磷酸合成酶（SPS）的活性在始熟期开始后稍有增加,此后保持平稳,且活性远远低于蔗糖分解相关酶AI、NI和SS的分解方向活性。根域限制栽培可以显著提高‘巨玫瑰’果实中可溶性糖的含量、糖积累期间的AI活性和成熟时的NI活性,但对其他酶活性影响不显著。由此推断AI是葡萄果实糖积累的最重要的调节因子,也是根域限制提高果实糖含量的关键代谢酶。     

硝酸钙对嫁接网纹甜瓜果实糖含量及糖代谢相关酶活性的影响

为解决嫁接厚皮甜瓜含糖量下降的问题,以自根厚皮甜瓜和嫁接厚皮甜瓜为试材,探讨了不同浓度硝酸钙处理对嫁接厚皮甜瓜糖代谢的影响。结果显示：叶面喷施不同浓度硝酸钙对嫁接厚皮甜瓜果实糖含量的影响程度不同。与嫁接对照相比,0.5 %硝酸钙处理显著增加了嫁接厚皮甜瓜果实发育后期（处理后14～42 d）的果糖、葡萄糖、蔗糖含量,降低了棉籽糖和水苏糖含量,提高了肌醇半乳糖含量|0.2 %和0.8 %硝酸钙处理虽也在一定程度上影响着可溶性糖含量,但影响程度低于0.5 %硝酸钙处理|处理21 d后,3个浓度的硝酸钙处理均极显著增加了果实中总糖含量,且0.5 %硝酸钙处理还极显著增加了淀粉含量|但与自根对照相比,0.5 %硝酸钙处理的果糖、葡萄糖、蔗糖、淀粉和总糖含量仍未能增加至自根厚皮甜瓜水平。从果实的蔗糖代谢及半乳糖代谢相关酶来看,与嫁接对照相比,叶面喷施不同浓度的硝酸钙处理均显著或极显著的增加果实发育中期（处理后14～28 d）酸性转化酶、碱性α- 半乳糖苷酶和果实发育中后期（处理后28～42 d）蔗糖磷酸合成酶的活性,但对于中性转化酶和蔗糖合成酶活性影响不显著|与自根对照相比,0.5 %硝酸钙处理的酸性转化酶活性未达到自根对照水平,蔗糖磷酸合成酶活性大幅提升,与自根对照差异不显著。结果表明：与嫁接对照相比,叶面喷施不同浓度硝酸钙处理均可不同程度提高嫁接厚皮甜瓜果实淀粉、总糖、葡萄糖、果糖、蔗糖含量及其果实发育前中期的酸性转化酶、碱性α- 半乳糖苷酶和果实发育中后期的蔗糖磷酸合成酶等糖代谢相关酶活性,其中0.5 %硝酸钙处理效果最佳,增加了果实发育中后期蔗糖含量,具有改善嫁接厚皮甜瓜果实品质的作用。     

根域限制对“红地球”葡萄果实糖含量和蔗糖代谢相关酶活性的影响

以3年生的"红地球"葡萄为试材,测定其果实中葡萄糖、果糖和蔗糖含量以及蔗糖代谢相关酶-可溶性酸性转化酶(SAI)、可溶性中性转化酶(SNI)、细胞壁转化酶(CBAI)和蔗糖合成酶(SSⅡ)活性,以研究葡萄果实糖类积累与蔗糖代谢相关酶活性的关系。结果表明:果实成熟期根域限制栽培果实的可溶性总糖含量明显高于对照;与对照组相比,根域限制组葡萄糖含量提高了12.8%,果糖含量提高了3.4%,蔗糖含量提高了20.0%,总糖含量提高了10.8%。说明根域限制栽培显著提高了"红地球"葡萄果实成熟期的葡萄糖、蔗糖和总糖含量,糖含量的提高受到了SAI、SNI、CBAI、SSⅡ活性的调控;根域限制栽培显著提高了转色期SAI和CBAI的活性和成熟期SNI和SSⅡ的活性。     

不同砂梨果实中糖酸含量及代谢相关基因表达分析

【目的】探讨糖酸含量对梨果实口感的影响,并找出砂梨果实发育过程中可能的糖酸代谢关键基因。【方法】使用高效液相色谱仪对4个不同类型的砂梨果实中主要糖酸含量进行分析,从梨基因组注释数据中检索并分离获得糖酸代谢密切相关的基因家族,并使用‘雪青’梨转录组数据对这些基因家族在果实不同发育时期进行表达分析。【结果】‘翠冠’梨中糖含量高,‘1-8-34’梨酸含量高。口感偏酸的‘新酥’梨和‘1-8-34’果实中的总糖含量与口感偏甜的‘金二十世纪’梨差异不显著。研究共分离获得糖酸代谢密切相关的10个基因家族共44成员,其中23个成员在不同果实发育时期发生表达。2个蔗糖磷酸合成酶(SPS1和SPS2)、1个磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPC3)和2个苹果酸脱氢酶(MDH3和MDH4)在梨果实成熟期均表现出较高表达量。【结论】梨果实口感酸的主要原因是果肉中酸含量高。SPS1,SPS2,PEPC3,MDH3和MDH4在梨果实糖酸合成中起关键作用。     

‘南果梨’果实发育过程中糖分积累与相关基因表达分析

【目的】探讨‘南果梨’果实发育过程中糖分变化与糖代谢相关基因表达之间的关系。【方法】以‘南果梨’不同发育时期的果实为试材,测定了其中果糖、葡萄糖、山梨醇和蔗糖的含量并分析了与糖代谢相关基因的表达。【结果】在果实幼果期山梨醇为主要糖,而在中后期则为果糖。蔗糖合成酶Pu SS1在花后60 d表达量最大,而Pu SS2在花后60、120及134 d表达量相对较高;蔗糖磷酸合成酶Pu SPS1在花后120 d的表达量最大,而Pu SPS2在花后60 d表达量最大;蔗糖转运蛋白Pu SUT及β-葡萄糖甘酶Pu BGLU1、Pu BGLU2和Pu BGLU4在果实发育的早期大量表达;碱性/中性转化酶Pu NINV1和Pu NINV2在花后134 d大量表达。【结论】各糖分在果实发育过程中变化规律不同,可能与糖代谢相关基因的差异表达有关。     

山楂果实中可溶性糖与果皮色素的关系

大黄面楂、上口、左伏3号、星石榴、甜水5个山楂品种在果实发育过程中,叶绿素含量先上升后下降,类胡萝卜素含量持续下降。花青素含量除大黄面楂外,在果实着色期迅速上升。葡萄糖、果糖、蔗糖含量在采收时逐渐上升,果皮花青素含量与不同种类糖含量之间呈显著正相关或极显著正相关。左伏3号果糖含量与花青素含量呈极显著正相关,大黄面楂和星石榴呈显著正相关;甜水、上口、星石榴蔗糖含量与花青素含量呈显著正相关;甜水和星石榴葡萄糖含量与花青素含量呈极显著正相关。