2种优质梨果实质地差异的显微观察及与细胞壁代谢酶的相关性

【目的】通过对果实质地差异明显的2个梨品种进行质地差异相关研究,旨在发现导致梨品种果实质地差异的关键因素,为优良梨品种的选育提供理论依据。【方法】以玉露香梨和大果水晶梨为试材,观察发育过程中果肉细胞超显微结构,测定果实的硬度、脆度值、细胞壁代谢相关酶的活性和相关基因的相对表达量,并进行相关性分析。【结果】①果实生长发育过程中玉露香梨和大果水晶梨果实硬度逐渐下降,且花后60 d 2个梨品种脆度值逐渐下降,玉露香梨果实硬度和脆度值显著低于大果水晶梨。②在400×放大显微倍数下,幼果期玉露香梨果肉细胞比大果水晶梨的大;果实膨大期和成熟期,2个梨品种果肉细胞均明显增大,玉露香梨果肉细胞小于大果水晶梨;玉露香梨细胞断裂边缘整齐平滑,形成脆性断口,大果水晶梨断裂边缘粗糙而不整齐。③果实发育过程中玉露香梨果肉果胶甲酯酶(Pectin methylesterase,PME)活性极显著低于大果水晶梨,而多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonase,PG)活性和β-半乳糖苷酶(β-Galactosidase,β-Gal)活性极显著高于大果水晶梨。④果实发育过程中玉露香梨果肉PME基因、PG基因和β-Gal基因相对表达量极显著低于大果水晶梨的表达量。相关性分析表明,玉露香梨和大果水晶梨的硬度与β-Gal基因相对表达量呈显著正相关,脆度值与PG基因相对表达量呈显著正相关。【结论】随着果实生长发育,玉露香梨和大果水晶梨果实质地的差异不仅表现在果肉细胞超显微结构上,还与细胞壁代谢相关酶密切相关,PG基因和β-Gal基因可能在玉露香梨和大果水晶梨质地变化中发挥关键作用。

苹果绵肉与脆肉株系果实质地差异的分子机理

【目的】研究新疆红肉苹果(Malus sieversii f.neidzwetzkyana)与‘富士’苹果品种(M.domestica cv.Fuji)杂交后代绵/脆肉株系果实质地差异的分子机理,旨在为进一步完善功能型苹果育种的理论与技术体系提供科学依据。【方法】以新疆红肉苹果杂交后代‘红绵2号’和‘红脆2号’不同发育时期的果实为试材,检测乙烯释放量、果实硬度与脆度以及ACS1等4个乙烯生物合成基因和PG等30个果实软化相关基因的相对表达量,观察其变化。【结果】‘红绵2号’和‘红脆2号’苹果果实发育期间的硬度和脆度均呈下降趋势,但‘红脆2号’各时期果实硬度和脆度均明显高于‘红绵2号’。‘红绵2号’花后120 d乙烯释放速率明显上升,并出现明显的乙烯释放峰;而‘红脆2号’花后120 d乙烯释放速率上升不明显,且无明显的乙烯释放峰。‘红脆2号’苹果果实各时期的ACS1、ACS3、ACO1和ACO2 4个乙烯生物合成相关基因表达量均明显低于‘红绵2号’;4个乙烯生物合成相关基因的表达模式存在明显差异,其中‘红绵2号’ACS1、ACO1和ACO2三个基因在果实发育后期的表达量均在94%以上,而ACS3a在果实发育前、后期表达量分别占50%,表现为组成型表达。所检测的与果实软化相关的30个基因表达的时间顺序存在明显差异,其中PL、AF1、EG2及XET1等15个基因主要在果实发育前期表达,PG、AF3、XET2、XET10和XET11 5个基因主要在果实发育后期表达,基因表达量均占总表达量的70%以上;除PL和AF1等6个基因外,‘红脆2号’PG等24个基因的总表达量均极显著低于‘红绵2号’。【结论】果实发育后期乙烯释放高峰的到来以及果实发育前、后期不同乙烯生物合成与果实软化相关基因的上调表达,是导致‘红绵2号’果实在采收前就已软化变绵及其与‘红脆2号’质地差异的主要原因。