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薄皮甜瓜(Cucumis melo var.makuwa Makino)因其果实香气馥郁、口感甜脆而深受消费者喜欢。香气作为薄皮甜瓜的重要品质特征,直接影响消费者的选择。甜瓜果实香气组成复杂,其中酯类物质是果实香气的重要组成成分,其合成途径主要包括氨基酸途径和脂氧合酶(lipoxygenase,LOXs)途径。氨基酸途径是支链酯类合成的主要途径,LOX途径是部分植物中合成直链香气物质的主要途径,但LOX在薄皮甜瓜中直链酯类合成过程中起多大作用尚不明确。本文以香气浓郁的薄皮甜瓜"玉美人"(YMR)、香气较淡的薄皮甜瓜"翠宝"(CB)、香气较淡的薄皮甜瓜变种梢瓜(SHAO)(C.melo var.conomon)、香气较淡的的薄皮甜瓜变种菜瓜(CAI)(C.meloL.var.flexuosusNaud)为试材,研究了 LOX及其基因家族成员在甜瓜果实直链香气物质合成中的作用;同时,利用实时荧光定量技术,研究了采后外源施用茉莉酸甲酯(MeJA)对LOXs基因家族成员的表达调控。对LOXs基因家族成员CmLOX03和CmLOX04进行克隆及生物信息学分析,通过Gateway技术构建CmLOX03和CmLOX04的超表达载体,利用根癌农杆菌介导在薄皮甜瓜果实中进行瞬时表达,研究了 CmLOX003和CmLOX04在甜瓜果实直链香气物质合成中的作用。主要研究结果如下:1.利用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定4个类型甜瓜果实的香气成分,共检测鉴定出87种挥发性香气物质。"玉美人"的总香气成分含量和总酯类物质含量最高。梢瓜和菜瓜则分别含有较高的挥发性醇、醛类物质。主成分分析表明,"玉美人"、"翠宝"、梢瓜和菜瓜由主成分1区分为两个类型。乙酸乙酯、乙酸苯甲酯、薄荷醇和反,顺-2,6-壬二烯醛是几种主要影响4种类型甜瓜香气品质的挥发性香气物质。梢瓜和菜瓜的醛类物质含量较高,但是LOX酶活性较低;"玉美人"果实中LOX酶活性显著高于其他3个类型甜瓜。这些结果表明,薄皮甜瓜中LOX酶活性和醛类物质的积累呈负相关,和酯类物质的含量呈正相关。2.通过实时荧光定量PCR技术(qPCR)对18个CmLOXs基因在不同芳香类型的薄皮甜瓜中相对表达量进行分析。酯类含量较高的"玉美人"中的CmLOX05、CmLOX10、CmLOX11和CmLOX16表达量要显著高于其他品种;CmLOX08、CmLOX09和CmLOX17则在"翠宝"中具有较高的表达量;醇类含量较高梢瓜中CmLOX02、CmLOX03、CmLOX04 CmLOX12、CmLOX15和CmLOX1 的表达量较高;CmLOX07、CmLOX13和CmLOX14则在菜瓜中表达量显著高于其他品种。3.以芳香浓郁的薄皮甜瓜"玉美人"为试材,通过添加LOX的前体和抑制剂进行果肉圆片孵育试验,研究哪些CmLOXs成员在薄皮甜瓜直链酯类合成中起作用。结果表明,添加LOX前体亚油酸(LA)和亚麻酸(LeA)处理诱导了果肉中挥发性醛类物质和直链酯类物质的积累。LOX酶活性受LA和LeA诱导显著升高且被两种LOX抑制剂显著抑制,与直链酯类物质含量积累呈正相关。CmLOX03、CmXOX03、CmLOX04、CmLOX11、CmLOX12、CmLOX16 和 CmLOX18 等 8 个 CmLOX 基因家族成员受LOX前体诱导而表达量显著上调且不同程度受到LOX抑制剂的抑制而下调,这些基因可能和薄皮甜瓜直链香气物质合成相关。由于CmLOX04、CmLOX05、CmLOX11和CmLOX15成熟期果肉中表达量较低,这表明其在香气合成中作用有限。因此推测,CmLOX03、CmLOX12、CmLOX16和CmLOX18可能是甜瓜果实直链香气物质合成过程中起主要作用的基因,可以作为与薄皮甜瓜酯类香气物质合成相关的候选基因来进行研究。4.以"玉美人"甜瓜为试材,通过采后外源施用MeJA,研究了 MeJA处理对LOX基因家族成员的表达调控。结果表明,采后外源施用MeJA促进果实中LOX酶活性升高。未经MeJA处理和MeJA处理的甜瓜中CmLOX03和CmLOX18表达量随着时间增长呈先升高后下降趋势。MeJA处理上调了 CmLOX03的表达并且使其表达高峰提前。CmLOX18转录水平受MeJA诱导而显著升高,CmLOX18表达量在MeJA处理后第1天达到最高。CmLOX09和CmLOX16表达量在贮藏期间下调;MeJA处理进一步抑制CmLOX09的表达,但是显著上调了 CmLOX16的表达量。5.选择与香气合成相关的CmLOX03和与其序列相似性最高的CmLOX04作为候选基因进行克隆和生物信息学分析。CmLOX03和CmLOX04蛋白都是亲水性蛋白,分子量大小分别为99.634 kDa和99.860 kDa,等电点分别为6.18和5.99。CmLOX03的氨基酸序列与甜瓜基因组数据库中的GLOX03的氨基酸序列之间相似性为85.97%,与厚皮甜瓜LOX1(DQ267934.2)的氨基酸序列之间有31个氨基酸的不同(相似性96.47%),与厚皮甜瓜LOX2(GQ386815.1)的氨基酸序列之间有4个氨基酸的不同(相似性99.54%);而CmLOX04的编码区氨基酸序列与甜瓜基因组数据库中的GLOX04氨基酸序列完全相同。CmLOX003和CmLOX04蛋白均含有PLAT_LH2和LOX保守结构域,预测两者的亚细胞定位在细胞质中。6.利用Gateway技术构建了CmLOX0 和CmLOX04的超表达载体,通过根癌农杆菌介导的方法在薄皮甜瓜果实中进行瞬时表达。导入超表达载体p-CmLOX03的甜瓜果实中CmLOX03表达量显著升高;同时,两种主要的直链酯类乙酸乙酯和乙酸己酯含量升高;p-CmLOX04的导入使得CmLOX04的表达量显著升高但并不影响直链酯类物质的积累。注射超表达载体p-CmLOX03和p-CmLOX04的甜瓜果肉组织LOX酶活性与对照相比差异并不显著。因此,初步确定了 CmLOX03可能是参与薄皮甜瓜中直链酯类合成的重要基因,而CmLOX04则不参与直链酯类的合成。