甜橙果肉红色性状形成的分子基础

创造对消费者有新的视觉吸引力且营养价值高的柑橘新品种是产业发展的新需要；柑橘果肉红色突变具有重要的经济、营养和研究价值。本项目以甜橙果肉红色突变体及其野生型为试材，从代谢组、转录组、启动子与转录因子调控、蛋白组等多个层面，深入研究柑橘果肉红色性状形成的分子基础。通过构建BAC文库、平衡cDNA文库和SSH-cDNA文库，利用基因芯片技术探索与红色性状形成相关的关键基因；克隆重要基因的调控序列和转录因子，通过凝胶阻滞和酵母单杂交分析鉴定启动子区域的关键顺式元件和转录因子转录激活位点，揭示其调控机制；采用双向电泳-质谱技术以及非标记质谱定量技术寻找并鉴定差异表达蛋白、测定相应代谢产物，研究代谢通路变化；结合功能验证，明晰果肉红色性状形成的关键因子，为柑橘色泽性状的遗传改良提供理论依据。

色泽性状是果实的重要品质性状。本课题主要针对我国自主知识产权的甜橙红肉突变体红暗柳开展红肉性状形成机制研究，通过四年的研究完成了原计划内容。研究计划包括测定甜橙色泽突变体的色素成分、激素、糖酸等变化，开展转录组和蛋白组分析挖掘发生显著变化的基因和分子途径；选择并克隆关键基因进行功能验证，并研究其调控机制及对甜橙果肉红肉性状形成的贡献。本课题按计划开展了研究内容的相关实验，确定了‘红暗柳’甜橙红肉性状系番茄红素引起，突变体糖含量显著高于野生型、酸含量显著低、ABA含量显著低，NCED基因的下调表达可能是红暗柳ABA含量下降的一个主要原因。利用二代测序技术解析了甜橙红肉性状形成的分子基础，开展了果实发育过程中的基因表达比较分析，获得了582个显著差异表达基因。利用蛋白组开展了核及质体有色体的比较分析，明确了氧化逆境对甜橙色泽的影响，还产生了92个可能有色体相关的新的蛋白。本研究根据蛋白组和转录组数据，还探索了miRNA在甜橙红肉性状形成过程中的调控作用。本研究获得了一批色泽性状形成相关基因，选取了3个关键基因（八氢番茄红素合成酶基因，PSY; 番茄红素环化酶基因，LCYB/CCS; 以及转录因子ASR）进行了功能鉴定及调控机理分析，获得了果实及愈伤色素成分发生显著改变的转基因柑橘材料。. 在计划的研究内容之外，在本基金资助下，我们完成了甜橙基因组的测序、注释与分析，为色泽位点及高效等位基因的挖掘奠定基础。. 在项目执行期间，共发表本研究相关（标注本项目资助）的SCI论文23篇，包括Nature Genetics, J Exp Bot, J Proteomics, BMC Genomics 等主流刊物。本项目共培养研究生14名，其中毕业博士6名，毕业硕士8名。