砀山酥梨高糖芽变果实的代谢谱分析及糖积累的分子机理研究

采用代谢组学技术，对酥梨高糖芽变果实和非变异果实中糖及与糖代谢密切相关的品质特征组分（包括有机酸、氨基酸和芳香物质等）进行代谢谱分析；采用模式识别和多元统计分析进行数据处理和模型建立，揭示芽变果实与非变异果中碳代谢流的变化规律及其相互差异；从整体上研究和阐明糖代谢网络中相关基因的作用机理及其关键调节位点。同时，采用cDNA-AFLP技术，研究芽变果实与非变异果糖积累过程中的基因差异表达谱；对差异条带进行阳性筛选，分析与酥梨芽变果实糖异常代谢相关的差异表达功能基因，并作生物信息学分析，对新功能基因进行全长cDNA克隆。采用荧光定量RT-PCR技术，研究处于糖代谢网络中关键调节位点的差异表达基因在果实整个生育周期中的表达情况及其与酥梨果实糖代谢之间的关系。本项目研究将为揭示果实糖代谢的复杂生理生化过程，阐明酥梨果实品质的形成机理，提高酥梨品种改良和品质调控的工作效率，都将具有十分重要的意义。

在发现的一株砀山酥梨自然变异果实中，较野生型果实积累了更多的糖分，但确切的分子机理尚未明确。本项目采用气质联用和高效液相色谱技术进行代谢谱分析，研究结果表明，高糖变异和野生型的成熟果实具有不同的代谢谱，在色谱分析得到的156种代谢物中，多数被鉴定为主要为糖和有机酸，且含量呈显著差异；有机相提取物中代谢物含量变化较小，显示变异果实的代谢变化主要来自于水相组分。采用多元统计方法进行数据处理和模型建立，GC-MS代谢谱分析结果显示变异果实和野生型果实能得到显著区分；在获取的对供试样品分型贡献值较大（VIP）的代谢物中，多数被鉴定为糖和有机酸。代谢物相关分析和代谢网络分析显示，变异果实中不同代谢物之间的相关性增强，糖和有机酸等代谢途径被激活和提高。为进一步研究和证实变异果实和野生型果实中糖和有机酸代谢的差异，采用13C标记葡萄糖分别进行果实注射试验和果实圆片试验，采集处理后不同时间点的果实样品并进行代谢谱分析，两个试验的研究结果均表明，变异果实和野生型果实的模式分型具有显著差异，与前面的成熟期果实代谢谱分析结果相一致。为进一步研究变异果实中糖代谢的分子机制，在转录组分析结果的基础上，对成熟期酥梨变异和野生型果实的数字基因表达谱（DGE）进行了比较分析，结果表明酥梨变异果实中有2002个unigene表达上调，641个unigene表达下调。对果实代谢谱和基因表达谱进行整合分析，结果表明，MADS-box、MADS转录因子和12个乙烯代谢相关的unigene与变异果实中糖和有机酸代谢高度相关。本项目研究将为揭示果实糖代谢的复杂生理生化过程，阐明酥梨果实品质的形成机理，提高酥梨品种改良和品质调控的工作效率，都将具有十分重要的意义。

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