糖酵解关键酶调控枇杷果实糖酸积累的分子机理研究

糖和酸不仅是果实品质的重要指标，也是类胡萝卜素、芳香物质等合成的基础。糖酸代谢密切相关，糖酵解途径既是糖积累的关键调控途径，也是酸积累的调控基础。糖酸比是果实口感的最重要指标，糖和酸共同影响果实品质。枇杷为我国重要经济果树，枇杷产业对主产区农林经济起重要支撑作用。针对我国主栽枇杷品种口感偏淡（甜度高而酸味不足）问题，本项目拟在前期成功分离枇杷糖酵解关键酶己糖激酶、磷酸果糖激酶、丙酮酸激酶基因的基础上（GenBank：JF414121-JF414125），通过分析关键基因表达与枇杷果实糖酸积累的关系，利用果实特异启动子实现枇杷糖酸代谢关键基因在番茄果实中定向表达，探索其功能及基因之间的互作关系，阐明枇杷果实糖酸积累的分子调控机理，为调控枇杷果实糖酸比、实现高品质栽培和育种提供理论基础。

本项目按照研究计划进行，并拓展和增加了原计划中没有涉及的研究内容。项目以糖酵解关键酶为突破口开展枇杷果实糖酸积累分子机理研究，在国家基金项目的资助下按照研究计划深入研究了5个糖酵解关键酶——己糖激酶（HXK）、磷酸果糖激酶（PFPa、PFPb）、丙酮酸激酶（PK）、果糖激酶（FRK）以及液泡酸性转化酶（VIN）基因对枇杷果实糖酸积累的分子调控机理，通过基因亚细胞定位结合分子生理学研究揭示了枇杷果实发育前期VIN、HXK、FRK、PFP对糖的调控作用较大，果实发育后期PK起主要作用；果实发育早期红沙与白沙糖积累差异不明显，后期差异增大，与PK基因/蛋白的表达有直接关系。此外，还我们对枇杷再生体系进行了探索，建立了愈伤组织形成体系，为开展基因功能研究积累基础。转录组分析近几年逐渐受到关注，在完成基金项目原定研究内容的基础上我们通过枇杷果实转录组测序分析共获得127316个unigene，其中84956个unigene参与278条代谢途径，分析发现在果实成熟期间，参与代谢过程和细胞生理过程的基因丰度最高，参与糖代谢、糖运输和类胡萝卜素代谢的关键基因在果实成熟进程中表达变化最显著。另外，我们还对枇杷果实采后生理与贮藏进行了创新性探索，魔芋葡甘聚糖涂膜处理枇杷果实后置于４±1℃贮藏可以有效降低腐烂率，以0.5％魔芋葡甘聚糖涂膜效果最佳，可显著减缓可溶性固形物、可滴定酸、维生素Ｃ含量的下降速度，延缓衰老进程。本项目执行期间共发表研究论文9篇，其中SCI收录论文5篇，获得授权发明专利3件，培养硕士研究生5人。