葡萄果实发育过程中白藜芦醇累积与诱导机制研究

Resveratrol is naturally-occurring polyphenon found in grapevine,which normally functions as a phytoalexin to prevent pathogen attack and shows significant promoting effects in humman health. Evidences from several studies indicated that the content of grapevine resveratrol varies from different cultivars, organs and environmental factors, in particular, its content shows a descending trend during berry mature.Study on accumulation and metabolism of resveratrol during grapevine berry development as well as induced mechnism of resveratrol in response to stimula, are very important for obtaining resveratrol-rich wine. Based on the defence reaction in resveratrol metabolism, Vitis vinifera cv. Cabernet Sauvignon are used as material to investigate the resveratrol accumulation during berry development by simulating induced reaction of simulator.Combined with molecular methods, the expression pattern of some key enzymes involved in resveratrol synthesis and metabolism at different development will be analyzed.To further screen effective, safe and convient inducer will provide scientific basis as well as safe and effective method in increasing the content of functional ingredient resveratrol in wine material.

存在于葡萄属植物中的次生代谢物- - -白藜芦醇作为一种天然的多酚物质，不仅可作为植保素抵抗病原菌的入侵，而且在人类保健等方面具有极其重要的作用。众多的研究表明：葡萄中白藜芦醇的含量受品种、器官及环境因子等影响而存在明显差异，特别是在浆果成熟期白藜芦醇的含量呈下降趋势。研究葡萄果实发育过程中白藜芦醇累积代谢规律及探寻外源诱导白藜芦醇累积的诱导机制，对于获得富含白藜芦醇的酿酒原料具有重要意义。本研究基于白藜芦醇代谢中抗病防御反应规律，以酿酒葡萄品种赤霞珠为材料，拟通过模拟激发子诱导反应研究葡萄浆果发育过程中白藜芦醇的累积规律；并结合分子生物学手段分析浆果发育期白藜芦醇合成代谢过程中限速酶的表达模式；进一步筛选高效、安全、快捷的诱导剂，从而为增加酿酒原料中功能活性成分白藜芦醇的含量提供科学的理论依据。

作为葡萄与葡萄酒中对人类健康最为有效的酚类物质-白藜芦醇（Resveratrol，简称Res），由于其特殊的保健作用而引起科学界和企业界的极大重视。针对自然栽培条件下葡萄果实中白藜芦醇含量低的问题，本项目以酿酒葡萄赤霞珠（Carbernet-Sauvignon）为材料，通过激发子的诱导反应及分子生物学手段，研究了葡萄浆果发育过程中白藜芦醇累积的分子机制，特别是外源诱导剂在葡萄浆果发育过程中诱导白藜芦醇累积的作用，结果表明：（1）葡萄中白藜芦醇的含量会因品种和部位的不同而有差异，果皮中白藜芦醇含量最高。葡萄果皮中白藜芦醇的含量随果实发育而呈现双峰曲线，转色期较高。随着葡萄成熟，浆果中白藜芦醇含量下降，花色苷含量增加，表明花色苷与白藜芦醇之间存在竞争关系。（2）葡萄中白藜芦醇的合成受苯丙氨酸解氨酶（PAL）、4-香豆酸辅酶A连接酶（4CL）、肉桂酸-4-羟基酶（C4H）和白藜芦醇合酶（STS）等多个酶的调节控制，其中STS为白藜芦醇合成的限速酶。PAL、C4H、4CL等酶活性均呈现两个高峰，且它们的变化存在着伴随性，与反式白藜芦醇含量的变化密切正相关。（3）在果实发育过程中，白藜芦醇合成相关酶基因的表达因果实发育期不同而不同。赤霞珠的STS基因在花后35-80d（幼果至转色期）上调表达，始熟期开始下调表达，PAL，C4H，4CL基因表达量与其酶活性的表现并不完全一致，CHS表达量在果实发育过程中明显高于STS表达量。（4）赤霞珠葡萄果皮中MYBA1基因能够调控CHS2、CHS3、CHI和UFGT的表达且达到极显著水平， MYB5a是赤霞珠葡萄中调控白藜芦醇合成的一个转录因子，成熟期白藜芦醇含量与花色苷含量呈负相关。（5）外源诱导可以提高葡萄果实中白藜芦醇的含量，诱导效果因葡萄品种、诱导时期的不同而有所差异。对于酿酒葡萄赤霞珠，最适水杨酸浓度为100 mg.L-1，乙烯利为600 mg.L-1，油菜素内酯0.05mg.L-1。 油菜素内酯的诱导效果最好，诱导剂的诱导作用存在阈值。上述结果为增加酿酒原料中功能活性成分白藜芦醇的含量提供了科学的理论依据，对于提高葡萄的经济价值具有重要的现实意义。