1、西北植物学报,2 0 2 3,4 3(1 0):1 6 7 4-1 6 8 2A c t a B o t.B o r e a l.-O c c i d e n t.S i n.d o i:1 0.7 6 0 6/j.i s s n.1 0 0 0-4 0 2 5.2 0 2 3.1 0.1 6 7 4 h t t p:/x b z w x b.a l l j o u r n a l.n e t收稿日期:2 0 2 3-0 4-0 6;修改稿收到日期:2 0 2 3-0 8-0 8基金项目:陕西省自然科学基础研究一般项目(青年)(2 0 2 2 J Q-1 7 7);陕西省科技厅乡村振兴科技专项
2、(2 0 2 3-X C Z X-2 3);陕西省教育厅服务地方专项(2 2 J C 0 6 1-1 7 7);陕西省红枣重点实验室项目(s x h z d s y s-z j 2 1-0 2);延安市科技局揭榜制计划项目(2 0 2 2 S L J B Z-0 0 9);延安大学博士科学研究启动项目(Y D B K 2 0 2 1-0 5)作者简介:程国亭(1 9 8 6-),男,博士,讲师,硕士生导师,主要从事番茄抗逆调控与品质改良研究。E-m a i l:c h e n g g u o t i n g 0 4 1 7 y a u.e d u.c n*通信作者:梁 燕,博士,教授,博士生导
3、师,主要从事番茄遗传育种与蔬菜种质资源挖掘研究。E-m a i l:l i a n g y a nn w s u a f.e d u.c n番茄类胡萝卜素降解关键基因筛选程国亭1,李同政1,闫珑文2,常海飞1,王延峰1,梁 燕3*(1 延安大学 陕西省红枣重点实验室,延安大学 生命科学学院,陕西延安 7 1 6 0 0 0;2 延安科育农业科技有限公司,陕西延安 7 1 6 0 0 0;3 西北农林科技大学 园艺学院,陕西杨凌 7 1 2 1 0 0)摘 要:类胡萝卜素衍生挥发物是番茄重要的芳香物质,对番茄风味非常重要。类胡萝卜素衍生挥发物代谢复杂,为筛选调控其合成的关键基因,研究以9 0个番
4、茄自交系中香气寡淡的T I 4 0 0 1和香气浓郁的C I 1 0 0 5为材料,通过实时定量P C R分析了番茄类胡萝卜素裂解双加氧酶(S l C C D s)基因在不同组织及不同发育期果实中的表达量,高效液相色谱测定番茄果实不同成熟期类胡萝卜素含量,顶空固相微萃取气相色谱质谱联用测定番茄果实不同成熟期挥发物的含量。发现在7个S l C C D s基因中,S l C C D 1 A和S l C C D 1 B基因在番茄果实中表达量最高,且随着果实发育成熟表达量显著升高。果实中类胡萝卜素及其衍生挥发物含量也显著升高。S l C C D 1 A和S l C C D 1 B基因表达量与类胡萝卜素
5、及其衍生挥发物含量之间极显著正相关。推测S l C C D 1 A和S l C C D 1 B基因是裂解类胡萝卜素合成挥发物的关键基因。关键词:番茄;类胡萝卜素;类胡萝卜素裂解双加氧酶;降异戊二烯;挥发物中图分类号:Q 7 8 1;S 6 4 1.2文献标志码:AI d e n t i f i c a t i o n o f t h e K e y G e n e s f o r t h e C a r o t e n o i d s D e g r a d a t i o n i n T o m a t o e sCHE NG G u o t i n g1,L I T o n g z h e
6、 n g1,YAN L o n g w e n2,CHANG H a i f e i1,WANG Y a n f e n g1,L I ANG Y a n3*(1 S h a a n x i K e y L a b o r a t o r y o f C h i n e s e J u j u b e,C o l l e g e o f L i f e S c i e n c e,Y a n a n U n i v e r s i t y,Y a n a n,S h a a n x i 7 1 6 0 0 0,C h i n a;2 Y a n a n K e y u A g r i c u
7、l t u r a l T e c h n o l o g y C o.,L t d,Y a n a n,S h a a n x i 7 1 6 0 0 0,C h i n a;3 C o l l e g e o f H o r t i c u l t u r e,N o r t h w e s t A&F U n i v e r s i t y,Y a n g l i n g,S h a a n x i 7 1 2 1 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:C a r o t e n o i d s d e r i v e d v o l a t i l e s a r
8、 e i m p o r t a n t a r o m a t i c s u b s t a n c e s o f t o m a t o f r u i t s,w h i c h a r e v e r y i m p o r t a n t f o r t o m a t o f l a v o r.T h e m e t a b o l i s m o f c a r o t e n o i d s d e r i v e d v o l a t i l e s a r e c o m p l e x.I n o r d e r t o s e-l e c t t h e k e
9、 y g e n e s r e g u l a t i n g t h e s y n t h e s i s o f c a r o t e n o i d s d e r i v e d v o l a t i l e s,w e u s e d t o m a t o i n b r e d l i n e T I 4 0 0 1 w i t h t h e w e a k e s t a r o m a a n d C I 1 0 0 5 w i t h t h e s t r o n g e s t a r o m a a s m a t e r i a l s f r o m 9
10、 0 i n b r e d l i n e s i n t h i s s t u d y.T h e e x p r e s s i o n o f t h e c a r o t e n o i d s c l e a v a g e d i o x y g e n a s e g e n e s(S l C C D s)w e r e a n a l y z e d i n d i f-f e r e n t t i s s u e s a n d f r u i t s a t d i f f e r e n t d e v e l o p m e n t s t a g e s b
11、 y r e a l-t i m e q u a n t i t a t i v e P C R t e c h n i q u e.T h e c o n-t e n t s o f c a r o t e n o i d s w e r e t e s t e d i n f r u i t s b y h i g h p e r f o r m a n c e l i q u i d c h r o m a t o g r a p h y a t d i f f e r e n t r i p e n i n g s t a g e s.T h e v o l a t i l e s c
12、 o n t e n t s o f t o m a t o f r u i t s w e r e t e s t e d b y h e a d s p a c e s o l i d p h a s e m i c r o e x t r a c t i o n-g a s c h r o m a t o g r a p h y-m a s s s p e c t r o m e t r y t e c h n o l o g y a t d i f f e r e n t r i p e n i n g s t a g e s.I t w a s f o u n d t h a t t
13、 h e S l-C C D 1 A a n d S l C C D 1 B g e n e s h a d t h e h i g h e s t e x p r e s s i o n l e v e l s i n t o m a t o f r u i t s,a n d t h e e x p r e s s i o n l e v e l s i n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y w i t h t h e f r u i t r i p e n i n g.T h e c o n t e n t s o f c a r o t e
14、 n o i d s a n d t h e i r d e r i v e d v o l a t i l e s a l s o i n c r e a s e d s i g n i f i c a n t l y.T h e r e w a s a s i g n i f i c a n t l y p o s i t i v e l y c o r r e l a t i o n a m o n g t h e e x p r e s s i o n l e v e l s o f S l-C C D 1 A a n d S l C C D 1 B g e n e s w i t h
15、 t h e c o n t e n t s o f c a r o t e n o i d s a n d t h e i r d e r i v e d v o l a t i l e s.I t w a s s p e c u l a t e d t h a t S l C C D 1 A a n d S l C C D 1 B g e n e s w o u l d b e t h e k e y g e n e s t o c l e a v a g e c a r o t e n o i d s t o s y n t h e s i s v o l a t i l e s.K e
16、 y w o r d s:t o m a t o;c a r o t e n o i d s;c a r o t e n o i d c l e a v a g e d i o x y g e n a s e;n o n i s o p r e n e;v o l a t i l e s 番茄是世界第一大蔬菜作物,在国民经济中占据重要地位。番茄作为研究浆果发育和果实品质形成的模式植物,在科学研究中被广泛应用,特别是2 0 1 2年番茄全基因组测序完成后,番茄各方面研究迅速推进1。番茄作为蔬菜和水果兼用的作物,其风味品质受到大家的极大关切。研究发现番茄果实风味主要由葡萄糖、果糖、柠檬酸、苹果酸和
17、2 9种挥发物组成2。番茄果实的挥发物主要是醛类、醇类、酮类、酯类等C4C1 6的小分子有机化合物,其前体物质主要是必需营养物质脂肪酸、类胡萝卜素和氨基酸。脂肪酸衍生的C6醇和C6醛含量较高,具有生青气味,与番茄新鲜程度有关。类胡萝卜素衍生的C1 3和C1 4酮类、醛类和醇类挥发物,虽然含量较低,但其嗅觉阈值浓度更低,气味特征多为花香、果香、甜味,深受消费者喜爱。苯丙氨酸衍生的挥发物主要是具有刺激性气味的芳香醛和醇,亮氨酸/异亮氨酸衍生的挥发物主要是具有焦糖味的C4化合物以及少量的短链酯。现代栽培番茄风味下降与至少1 3种主要挥发物浓度降低密切相关2。因此,增加类胡萝卜素衍生挥发物的含量可成为
18、番茄风味提升的关键3。番茄类胡萝卜素衍生挥发物主要由类胡萝卜素裂解双加氧酶(C C D s)裂解类胡萝卜素产生4-7,只有启动子区含有稀有等位基因的T o m L o x C基因才具有裂解类胡萝卜素的功能8,S l C C D s是裂解类胡萝卜素的关键基因9-1 0。与拟南芥同源性分析发现,番茄S l C C D s基因家族包括7个成员,分别是S l C C D 1 A、S l C C D 1 B、S l C C D 4 A、S l C C D 4 B、S l-C C D 7、S l C C D 8和S l C C D-l i k e1 1-1 4,S l C C D s基因之间分工和作用机理
19、并不是很清楚。本研究以香气寡淡的T I 4 0 0 1和香气浓郁的C I 1 0 0 5番茄育种自交系为材料,通过分析S l C C D s基因表达与类胡萝卜素及其衍生挥发物含量的相关性,初步筛选出S l-C C D 1 A和S l C C D 1 B基因是裂解类胡萝卜素产生挥发物的关键基因,可为提升现代栽培番茄果实风味品质奠定理论基础。1 材料和方法1.1 试验材料研究以风味差异显著的番茄育种自交系T I 4 0 0 1和C I 1 0 0 5为材料,均来自西北农林科技大学番茄生物技术与遗传改良团队。T I 4 0 0 1为绿色普通大果番茄,总挥发物含量最低,不含异戊二烯衍生挥发物,香气寡淡
20、。C I 1 0 0 5为红色樱桃番茄,总挥发物含量最高,尤其是异戊二烯衍生挥发物含量最高,香气浓郁1 5。2 0 2 2年1月2 5日在延安市安塞生态农业示范园的育苗工厂播种,3月2 0日定植在安塞生态农业示范园日光温室,进行田间常规管理。取番茄第三穗花瓣、花萼、根、茎、叶、侧芽、幼果和绿熟期、转色期、粉 熟 期 和 成 熟 期 果 实1 6-1 7,用 于S l-C C D s基因表达量测定。同时,绿熟期、转色期、粉熟期和成熟期果实用于类胡萝卜素及其衍生挥发物含量测定。1.2 试验方法1.2.1 S l C C D s基因特异性表达在N C B I网站(h t t p s:/www.n c
21、 b i.n l m.n i h.g o v/)下载S l C C D s基因核苷酸序列。根据实时定量引物设计原则,采用P r i m e r p r i m e r 5.0软件设计S l C C D s基因定量检测引物1 8(表1),S l A c t i n作为内参基因,采用T r i z o l法提取番茄总R NA1 9。用E v o M-ML V反转录试剂盒(A c c u r a t e B i o t e c h-n o l o g y C o.,L t d,武汉)先将基因组D NA去除,再反转 成c D NA,用N a n o D r o p核 酸 浓 度 测 定 仪(T h e
22、 r m o F i s h e r S c i e n t i f i c C o.,L t d,美国)检测c D-NA浓度,稀 释成1 0 0 n g/m L。以上 述反转 录 的c D NA为模板,用S Y B R G r e e n P r o T a q H S预混型q P C R试剂盒在Q u a n t S t u d i o 5(L i f e T e c h n o l o-g i e s C o.,L t d,美国)上进行q R T-P C R反应。反应体系为2 0 L,其中2S Y B R G r e e n P r o T a q H S P r e m i x 1 0
23、 L,c D NA 2 0 0 n g,正向和反向引物各0.2 m o l/L,R O X R e f e r e n c e D y e 0.4 m o l/L,用R A a s e f r e e w a t e r补齐至2 0 L。反应条件为9 5 预变性1 8 0 s,9 5 变性1 0 s,6 0 复性6 0 s,变性和复性4 0个循环2 0。每个样品均设置3个生物学重复,然后根据2-CT计算S l C C D s基因的相对表达量。57611 0期 程国亭,等:番茄类胡萝卜素降解关键基因筛选表1 试验所用引物T a b l e 1 T h e p r i m e r s u s e
24、d i n t h i s e x p e r i m e n t引物名称 P r i m e r n a m e引物序列P r i m e r s e q u e n c e(5 3)片段长度 L e n g t h/b pTm值Tm v a l u e/S l A c t i n-FG T G C GA G T G T C C T G T C T G T TS l A c t i n-RC C AA G G GA T G G T G T A G C C A G2 2 45 5.0 06 0.0 0S l C C D1A-FT G G T T C G GA G G C T G T A T T
25、 T GS l C C D1A-RC T C A C A G T T T G G C T T G T T C T T G2 3 95 7.8 95 8.3 0S l C C D1B-FG GA T C AA C GAGAA C T A C A C T G GS l C C D1B-RC C T C T T C A C A T T C A G T C C C A G2 3 45 8.4 95 8.0 2S l C C D4A-FG T A T C GA T C G C G GAAG T T GA TS l C C D4A-RC G T AG C C A T C G T C T T C G T T
26、 A G1 3 05 8.3 45 8.6 3S l C C D4B-FG C C C GA T A C C T C C G T T T A T AA CS l C C D4B-RC C A C C T C A T T T C C GA C T C A T C2 2 65 8.6 85 8.4 4S l C C D7-FGA T C C A T A C C A T C C GA T T T C C CS l C C D7-RAA C C T C C A C T T T C C A C T C A C2 2 05 8.3 95 7.3 6S l C C D8-FC C C AA C A C C
27、C T C A C C AA GA T TS l C C D8-RG T C T T G GA T G T G G G G T GA T A C T A2 8 76 0.2 05 9.2 9S l C C D-l i k e-FGA G T A T C A T A T G T T G G C A GA G G GS l C C D-l i k e-RT G T GA T T G T G G T AA T A G G G T G T G1 8 35 8.4 35 8.4 2S l C C D1A-FA T G G G GA GAAAAGAA GA T GAT G GAS l C C D1A-RT
28、 C A C A G T T T G G C T T G T T C T T GAA T1 6 3 85 7.2 55 8.6 3S l C C D1B-FA T G G G GA T GAA T GAA GAA GA T G GAS l C C D1B-RT C A C A T T T T G G C T T G C T C C T GAA1 6 3 85 9.0 25 8.0 41.2.2 果实类胡萝卜素和挥发物含量测定番茄果实4个不同成熟期类胡萝卜素含量用L C-2 0 1 0 A HT高效液相色谱(日本岛津株式会社)检测2 1。用YMC C a r o t e n o i d(C3 0
29、)色谱柱(YMC美国公司,长度内径为2 5 0 mm 4.6 mm I.D.,填料颗粒径5 m)对类胡萝卜素进行分离,用番茄红素、-胡萝卜素、叶黄素和玉米黄素标准品确定出峰时间,并做线性回归校准曲线2 2。类胡萝卜素(色谱级)标准品均购买自上海源叶生物科技有限公司。番茄果实4个不同成熟期挥发物定性和定量方法参照2 3。1.2.3 果实S l C C D 1 A和S l C C D 1 B基因克隆根据P r i m e r p r i m e r 5.0软件设计S l C C D 1 A和S l C C D 1 B基因C D S全长引物(表1)2 4。采用T r i z o l法提取果实总R N
30、A,用反转录试剂盒(T a k a-r a)生成c D NA2 5-2 6。P C R扩增S l C C D 1 A和S l-C C D 1 B基因C D S全长均为1 6 3 8 b p。反应体系为5 0 L,其中2高保真酶2 5 L,c D NA 4 0 0 n g,正向和反向引物各0.5 m o l/L,用R A a s e f r e e w a t e r补齐至5 0 L。P C R反应条件:9 8 预变性5 8 s,9 8 变性1 0 s,5 8 退火5 s,7 2 延伸3 0 s,3 5个循环,7 2 终延伸3 0 0 s,4 保存2 7-3 1。用1%琼脂糖凝胶电泳检测,将含有
31、目的条带的凝胶用胶回收试剂盒(天根公司)进行回收,然后送生工有限公司(上海)进行测序3 2。1.3 数据分析用O f f i c e 2 0 1 9软件处理数据,用S P S S 2 2.0软件单因素方差分析中的D u n c a n(D)检验分析数据之间差异性,用O r i g i n 2 0 1 9软件作图。2 结果与分析2.1 S l C C D s基因表达特性2.1.1 组织表达特性番茄7个S l C C D s基因的组织相对表达量如图1所示。S l C C D 1 A和S l C C D 1 B在C I 1 0 0 5和T I 4 0 0 1番茄果 实 中 基 因 表 达 量 显 著
32、 高 于 其 他 组 织,S l-C C D 4 A在2个番茄花瓣中表达量显著高于其他组织,S l C C D 7和S l C C D 8在根中表达量显著高于其他组织。C I 1 0 0 5中,S l C C D 4 B在侧芽中表达量极显著高于其他组织,在花瓣和绿熟期果实中表达量6761西 北 植 物 学 报 4 3卷也较高。S l C C D-l i k e在花瓣中表达量显著高于其他组织。T I 4 0 0 1中,S l C C D 4 B在转色期果实中表达量显著高于其他组织,S l C C D-l i k e在花萼中表达量高于其他组织。共同点表现为S l C C D 1 A和S l C C
33、 D 1 B在果实中表达量最高,S l C C D 4 A在花瓣中表达量最高,S l C C D 7和S l C C D 8在根中表达量最高。*表示显著差异(P 0.0 5);*表示极显著差异(P0.0 1)。下同。图1 S l C C D s基因在番茄组织和成熟期特异性表达*i n d i c a t e s s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e(P0.0 5);*i n d i c a t e s v e r y s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e(P0.0 1).T h e s a m e b
34、e l o w.F i g.1 E x p r e s s i o n o f S l C C D s g e n e a m o n g d i f f e r e n t t i s s u e s a n d r i p e n i n g s t a g e s o f t o m a t o 2个番茄材料S l C C D s基因组织相对表达量不同。C I 1 0 0 5中,S l C C D 1 A、S l C C D 1 B、S l C C D 4 A、S l C C D 4 B和S l C C D 8在 各 组 织 表 达 量 均 高 于T I 4 0 0 1,S l C C
35、D-l i k e表达量在叶、芽和花瓣中显著高于T I 4 0 0 1。T I 4 0 0中,S l C C D 7在根中,S l C C D-l i k e在花萼、幼果和茎中表达量显著高于C I 1 0 0 5。2.1.2 果实发育时期表达特性S l C C D s基因表达量在番茄果实发育不同时期有差异(图1)。C I 1 0 0 5中,S l C C D 4 B在绿熟期果实中最高,S l C C D 1 B和S l C C D-l i k e在粉熟期最77611 0期 程国亭,等:番茄类胡萝卜素降解关键基因筛选高,S l C C D 1 A在红熟期最高。T I 4 0 0 1中,S l C
36、 C D-l i k e在幼果期最高,S l C C D 1 A和S l C C D 4 B在转色期果实中最高,S l C C D 1 B在红熟期最高。2个番茄材料果 实 成 熟 过 程 中S l C C D 4 A、S l C C D 7和S l-C C D 8表达量均很低。说明S l C C D 4 B主要在成熟早期表达,S l C C D 1 B主要在成熟后期表达,其他S l C C D s表达量几乎不受果实成熟进程的影响。2个番茄材料S l C C D s基因果实发育期表达不同。C I 1 0 0 5中,S l C C D 4 B表达量在绿熟期果实中显著高于T I 4 0 0 1番茄,
37、S l C C D 1 A和S l C C D 1 B表达量在转色期、粉熟期和红熟期显著高于T I 4 0 0 1。T I 4 0 0 1中,S l C C D 4 B表达量在转色期果实中显著高于C I 1 0 0 5。其他S l C C D s表达量在2个材料间没有显著性差异。2.2 果实不同时期类胡萝卜素及其衍生挥发物含量2.2.1 类胡萝卜素含量2个材料果实番茄红素、-胡萝卜素、叶黄素和玉米黄素含量如图2所示。C I 1 0 0 5中,番茄红素含量远高于其他3种类胡萝卜素。番茄红素含量随着果实成熟显著升高,红熟期高达7 5.8 4 m g/(1 0 0 g)。-胡萝卜素含量绿熟期至粉熟期
38、显著升高,粉熟期到红熟期显著降低,粉熟期最高,为8.5 3 m g/(1 0 0 g)。叶黄素在绿熟期未检测到,转色期到红熟期显著降低,转色期最高,为3.8 9 m g/(1 0 0 g)。玉米黄素只在转色期和粉熟期检测到,含量分别只有0.0 8,0.0 7 m g/(1 0 0 g)。T I 4 0 0 1中,未检测到番茄红素,-胡萝卜素含量随着果实成熟持续升高,粉熟期最高,为1.1 8 m g/(1 0 0 g)。叶黄素在绿熟期未检测到,转 色 期、粉 熟 期 和 红 熟 期 含 量 分 别 为0.7 6,0.5 8,0.6 7 m g/(1 0 0 g)。玉米黄素含量绿熟期和转色期高于粉
39、熟期和红熟期,转色期最高,为0.2 0 m g/(1 0 0 g)。说明红色C I 1 0 0 5番茄中类胡萝卜素主要由番茄红素和-胡萝卜素组成,绿色T I 4 0 0 1番茄中各种类胡萝卜素含量均较低。2个番茄材料类胡萝卜素含量差异显著。C I 1 0 0 5中,番茄红素和-胡萝卜素含量4个发育时期均显著高于T I 4 0 0 1,叶黄素在转色期和粉熟期显著高于T I 4 0 0 1。T I 4 0 0 1中,只有在转色期玉米黄素显著高于C I 1 0 0 5。2个材料在其他时期类胡萝卜素含量差异均不显著。说明C I 1 0 0 5中类胡萝卜素含量显著高于T I 4 0 0 1。图2 番茄果
40、实不同成熟期类胡萝卜素含量F i g.2 T h e c o n t e n t s o f c a r o t e n o i d s i n t o m a t o f r u i t s a t d i f f e r e n t r i p e n i n g s t a g e s2.2.2 类胡萝卜素衍生挥发物含量番茄果实不同发育期类胡萝卜素衍生挥发物如图3所示。C I 1 0 0 5中,类胡萝卜素衍生挥发物含量由高到低依次为6-甲基-5-庚烯-2-酮、香叶基丙酮、柠檬醛和6-甲基-5-庚烯-2-醇,均随着果实成熟持续升高,红熟期最高,分别为1 7 9.1 5,7 7.5 4,3
41、3.0 9,6.3 5 g/k g。T I 4 0 0 1中,只检测到6-甲基-5-庚烯-2-酮和香叶基丙酮,最高含量只有7.7 0,3.6 4 g/k g,且在果实不同成熟期差异均不显著。说明类胡萝卜素衍生挥发物主要在成熟后期积累。8761西 北 植 物 学 报 4 3卷2个材料6-甲基-5-庚烯-2-酮和香叶基丙酮含量在绿熟期差异不显著,在转色期、粉熟期和红熟期,C I 1 0 0 5中6-甲基-5-庚烯-2-酮和香叶基丙酮含量在极显著高于T I 4 0 0 1。说明C I 1 0 0 5中类胡萝卜素衍生挥发物含量显著高于T I 4 0 0 1,且随着果实成熟,差异急剧增大。2.3 S l
42、 C C D s基因与类胡萝卜素及其衍生挥发物之间的相关性 S l C C D s基因表达量与类胡萝卜素(番茄红素、-胡萝卜素和玉米黄素)、类胡萝卜素衍生挥发物(柠檬醛、6-甲基-5-庚烯-2-醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮和香叶基丙酮)含量之间的相关性如表2所示。图3 番茄果实不同成熟期类胡萝卜素衍生挥发物含量F i g.3 T h e c o n t e n t s o f c a r o t e n o i d s d e r i v e d v o l a t i l e s i n t o m a t o f r u i t s a t d i f f e r e n t r i p
43、 e n i n g s t a g e s表2 S l C C D s基因与类胡萝卜素及其衍生挥发物之间的相关性T a b l e 2 T h e c o r r e l a t i o n b e t w e e n t h e c a r o t e n o i d s,t h e i r d e r i v e d v o l a t i l e s a n d S l C C D s g e n e s指标M e t r i c番茄红素L y c o p e n e-胡萝卜素-c a r o t e n e玉米黄素Z e a x a n t h i n柠檬醛(Z)-3,7-d i m
44、 e t h y l-2,6-o c t a d i e n a l 6-甲基-5-庚烯-2-醇6-m e t h y l-5-h e p t e n-2-o l6-甲基-5-庚烯-2-酮6-m e t h y l-5-h e p t e n-2-o n e 香叶基丙酮(E)-6,1 0-d i m e t h y l-5,9-u n d e c a d i e n-2-o n e 柠檬醛(Z)-3,7-d i m e t h y l-2,6-o c t a d i e n a l 0.9 7 5*0.9 0 1*-0.2 1 8 1.0 0 00.9 7 3*0.9 9 2*0.9 9 1*
45、6-甲基-5-庚烯-2-醇6-m e t h y l-5-h e p t e n-2-o l0.9 5 6*0.8 5 4*-0.3 0 70.9 7 3*1.0 0 00.9 7 1*0.9 7 0*6-甲基-5-庚烯-2-酮6-m e t h y l-5-h e p t e n-2-o n e0.9 8 6*0.8 4 4*-0.2 4 70.9 9 2*0.9 7 1*1.0 0 00.9 9 8*香叶基丙酮(E)-6,1 0-d i m e t h y l-5,9-u n d e c a d i e n-2-o n e 0.9 9 2*0.8 4 0*-0.2 8 00.9 9 1*0
46、.9 7 0*0.9 9 8*1.0 0 0S l C C D1A0.9 1 5*0.8 6 6*-0.0 2 10.9 5 7*0.9 0 4*0.9 5 7*0.9 4 4*S l C C D1B0.9 5 7*0.9 2 6*-0.2 2 80.9 9 6*0.9 7 2*0.9 8 3*0.9 8 1*S l C C D4A0.8 9 5*0.5 8 9-0.1 7 80.8 3 5*0.8 9 2*0.8 6 3*0.8 6 4*S l C C D4B-0.3 2 3-0.3 9 50.3 1 4-0.3 6 7-0.2 1 4-0.3 6 9-0.3 7 8S l C C D7-0
47、.1 9 3-0.2 3 40.0 1 9-0.2 2 6-0.2 9 9-0.2 4 2-0.2 2 7S l C C D80.2 9 10.5 0 9-0.0 8 90.3 7 10.3 3 20.2 9 40.3 0 8S l C C D-l i k e0.0 5 20.3 3 20.7 3 7*0.1 2 20.0 0 50.0 5 00.0 3 6注:*表示显著相关(P0.0 5);*表示极显著相关(P0.0 1)。N o t e:*i n d i c a t e s s i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o n(P 0.0 5);*i n
48、d i c a t e s v e r y s i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o n(P0.0 1).S l C C D 1 A、S l C C D 1 B和S l C C D 4 A与番茄红素、-胡萝卜素、6-甲基-5-庚烯-2-酮、香叶基丙酮、柠檬醛和6-甲基-5-庚烯-2-醇之间均呈极显著正相关。S l C C D 1 A和S l C C D 1 B还与-胡萝卜素呈极显著正相关,S l C C D-l i k e仅与呈玉米黄素显著正相关,其他S l C C D s基因表达量与类胡萝卜素及其衍生挥发物 之 间 相 关 性 不 显 著,说 明S
49、l C C D 1 A和S l-C C D 1 B是裂解番茄果实中类胡萝卜素产生挥发物97611 0期 程国亭,等:番茄类胡萝卜素降解关键基因筛选的关键基因。番茄红素和-胡萝卜素含量与柠檬醛、6-甲基-5-庚烯-2-醇、6-甲基-5-庚烯-2-酮和香叶基丙酮含量之间均呈极显著正相关,4种类胡萝卜素衍生挥发物含量之间叶呈极显著正相关,说明番茄红素和-胡萝卜素是这些挥发物的前体。3 讨 论前人研究发现,C C D s基因通过多步骤多场所的协同作用裂解类胡萝卜素3 3。在质体中,C4 0类胡萝卜素先被C C D 7和C C D 4酶裂解成C2 7阿朴类胡萝卜素,再被C C D 4酶裂解为C1 3酮和
50、C1 4二醛挥发物,或者C2 7阿朴类胡萝卜素进入细胞基质,被C C D 1酶裂解为无色C1 3环己烯酮和黄色C1 4多烯衍生物3 4-3 6。本研究表明,S l C C D 1 A和S l C C D 1 B基因在番茄果实中表达量显著高于其他组织,随着番茄果实成熟表达量显著升高;类胡萝卜素及其衍生的挥发物积累也表现出同样的趋势,随着番茄果实含量显著增加;S l C C D 1 A和S l C C D 1 B基因表达与类胡萝卜素及其衍生挥发物显著正相关,推测S l C C D 1 A和S l C C D 1 B基因是番茄果实中裂解类胡萝卜素的关键基因,需要进一步通过过量表达和基因编辑技术进行验
