酰基辅酶A氧化酶与脂质转移蛋白在桃果实内酯类香气生物合成中作用

Volatiles aroma is a very important trait for fruit quality. The biosynthesis and metabolism of aroma are a complex process, which is delicately modulated by multiple signaling molecules, genetic factors and environmental influences. Lactones are the most characteristic aroma in peach, but their biosynthesis in fruit is not clear now. This proposal will investigate the relationship between accumulation of lactones and expression levels (in both mRNA and protein) of lipid transfer protein (LTP) and acyl-coenzyme A oxidase (ACX) using diverse peach cultivars, developmental stages and different bagging materials. Recombinant of acyl-coenzyme A oxidase will be produced by E. coli system. The special distribution in the fruit tissue and cells will be examined by immunohistochemistry approach with mono-clone antibodies. This research will illustrate the interactions between LTP and ACX and their roles in formation and regulation lactone formation, and provide new insight for genetic improvement and cultivation measure in increase the aroma quality.

香气是果实品质的重要指标之一，香气的合成代谢是一个非常复杂的过程，关于其代谢调控的信号分子、遗传控制和栽培环境影响已成为该领域中的一个研究热点。成熟桃果实主要的特征香气是内酯类，在果实次生代谢过程中合成研究较少。本研究将从脂肪酸代谢前期的脂质转运以及后期内酯合成关键的酰基辅酶A氧化酶两个方面进行深入研究。选择四种具有不同的脂质转移蛋白（LTP）和酰基辅酶A氧化酶(ACX)基因型/香气表现型组合桃品种为材料，采用不同的套袋材料，进行不同生长发育期和果实不同部位香气组分和含量测定及相关的基因表达分析。重组生产酰基辅酶A氧化酶，应用单克隆抗体检测LTP和ACX这两种蛋白在发育时期、品种间以及不同套袋条件下的差异及其与内酯类香气形成的关系。阐明桃果实特征香气内酯类合成和积累过程中LTP和ACX的互作和协调机制。为桃香气品质育种和栽培管理提供理论依据。

香气是衡量果实品质的重要指标之一，它的合成代谢是一个非常复杂的过程，受到多种信号的精细调控，关于其代谢调控的研究已成为该领域中的一个热点。成熟桃果实主要的特征香气是内酯类化合物，前期研究也表明，桃果实内酯类香气合成的关键酶是酰基辅酶 A 氧化酶，并与脂质转移蛋白基因表达有相应关系。本项目以不同香气表现型桃品种为材料，结合桃果实不同发育阶段和栽培条件调控，通过遗传基因组学和蛋白酶学方法，分析桃果实内酯类香气积累与果实中特异表达的脂质转移蛋白和酰基辅酶 A 氧化酶的关系。.项目成功构建桃酰基辅酶A氧化酶（PpACX1）蛋白表达载体，利用大肠杆菌表达重组，并免疫小鼠制备单克隆抗体4个，兔多抗2个，选择出适宜夹心ELSA检测桃果提取物中PpACX1蛋白的单抗和多抗组合。通过对不同类型的5个桃品种果肉中天然PpACX1 蛋白的含量检测发现软溶质水蜜桃含量显著高于硬溶质和硬肉桃含量，而且软溶质桃品种果肉中天然 PpACX1含量随着成熟度的增加而增加，在完熟期达到一个最高水平。解释了桃香气强度和γ-十内酯含量高度相关。利用免疫荧光染色法分别标记 ACX1和LTP蛋白，通过激光共聚焦扫描显微镜观测发现，两种蛋白均分布于果实亚果皮、维管束和细胞间隙。硬溶质、无香味、生理成熟期的桃品种以亚果皮居多，而香味浓郁的软溶质水蜜桃果肉多于果皮，且随果实成熟度增加而增加，当果实达到完熟时达到最高。从两种蛋白不同荧光色泽标记重叠的结果看，LTP蛋白存在的地方就有PpACX1蛋白存在。初步推断LTP载体蛋白携带脂肪酸与PpACX1蛋白会合，由表皮运输到维管束再进入果肉，促使内酯类香气物质的合成和积累。