黄瓜脂氢过氧化物裂解酶基因参与醛类香气合成的调控机理

挥发性醛类物质是黄瓜果实的特征香气化合物，其中脂氢过氧化物裂解酶(HPL)是醛类挥发性物质合成下游的关键酶。为探索HPL基因的表达与调控方式进而解析其功能，本研究以绿色油皮黄瓜为材料，采用RT-PCR和RACE技术开展HPL基因家族成员克隆，并对其进行生物信息学分析；重点采用Northern杂交、Western印迹和酶活性测定等方法从mRNA、蛋白质和酶活性三个水平考察其在黄瓜果实不同发育时期及根、茎、叶、花等各组织器官中的表达模式，以及对黄瓜果实进行不同处理（温度和茉莉酸），研究温度和茉莉酸对HPL基因的表达调控；为进一步揭示HPL基因与黄瓜果实醛类香气成分的关系奠定基础。其结果将为深入认识黄瓜醛类挥发性物质的形成的分子机制奠定重要的理论基础。

挥发性醛类物质是黄瓜果实的特征香气化合物，其中脂氢过氧化物裂解酶(HPL)是醛类挥发性物质合成下游的关键酶。为探索HPL基因的表达与调控方式进而解析其功能，本研究以华北型及华南型黄瓜为材料，对醛类香气合成过程关键基因（HPL基因）进行克隆及功能分析。经过研究，本项目取得以下成果：.（1）不同种质黄瓜芳香物质组成及含量分析 采用固相微萃取结合色谱-质谱联用(GC-MS)的方法对本课题组培育的黄瓜自交系种质果实的香气物质组成及含量进行分析，并进行主成分和聚类分析。筛选出了黄瓜香气风味差异较大的华北型黄瓜26号和欧洲水果型14-1两份种质。.（2）黄瓜果实发育进程中不同温度贮藏条件下芳香物质及风味相关物质的变化分析 以特征香气成分差异较大的两份黄瓜种质26和14-1为材料，研究了在果实发育进程中芳香物质含量及相应的关键酶脂氧合酶、脂氢过氧化物裂解酶、醇脱氢酶等相关物质的变化。对两份黄瓜种质果实不同结果部位（根瓜、腰瓜、上位瓜）的果实进行了芳香物质分析，并对不同贮藏温度条件下的黄瓜果实芳香物质及相关生理特性进行了研究。.（3）黄瓜脂氢过氧化物裂解酶基因的克隆、基因表达及其与酶活性、底物之间的关系分析 分别以华北型黄瓜种质26号和欧洲水果型种质14-1为材料，通过PCR技术克隆黄瓜的脂氢过氧化物裂解酶基因CsHPL1的cDNA全长，并分析其生物信息学特征；检测了CsHPL在果实发育进程中的表达模式、相应的酶活性特征及形成的C6和C9醛类挥发物的含量。利用原核表达系统结合GC-MS对重组蛋白的特性进行了分析。采用GC-MS技术对果实发育进程中26和14-1种质黄瓜果实的C6及C9醛类香气物质进行了测定。.（4）黄瓜脂氧合酶基因CsLOX2的克隆及果实发育进程中酶活性分析 以华北型黄瓜种质26号为材料克隆黄瓜脂氧合酶基因CsLOX2的cDNA全长并分析其序列特征，在此基础上研究该基因在果实发育进程中的表达模式、酶活性变化及相应的C6醛类物质含量，为研究脂氧合酶基因在黄瓜果实醛类香气物质形成中的作用机制奠定基础。.（5）黄瓜CsHPL1基因过表达载体及抑制表达载体的构建及其对黄瓜的遗传转化 构建了CsHPL1及CsLOX2的植物过量表达载体和干扰表达载体，采用农杆菌介导法对黄瓜进行了遗传转化，共获得4株CsHPL1过量表达PCR阳性株；获得9株CsHPL1干扰表达的PCR阳性株。