无辣品种(系)中的辣椒素合成酶的基因缺失有利于用SCAR标记早期检测辣度

用辣椒品种ECW123R(C.annuum)与CM334(C.annuum)杂交,对其121个F2代单株进行的检测表明,辣椒素合成酶基因(CS)与C位点的共分离控制了辣味的表达。故我们认为CS与C紧密连锁。对四个辣味型品种和四个无辣味型品种的测序分析表明,无辣味型品种在CS的5’上游区有一长度为2529bp的缺失(基因序列)存在。我们已研究出该C位点的分子标记,可在植株苗期检测其辣度。根据该缺失序列,我们开发了5个SCAR标志,其中有两个为共显性。这些SCAR标记对早期检测无辣味型个体既方便又准确。

辣椒Pun1位点对辣椒素酯类物质合成的控制

辣椒由于含有生物碱化合物辣椒素和辣椒素类物质(capsaicinoids)而具有独特的辣味。虽然辣椒素类物质已被证实对人体健康有药理和生理作用,但由于具有辛辣味,使得辣椒素类物质的应用受到限制。在无辣味的辣椒中发现的辣椒素酯类物质(capsinoids)与辣椒素类物质具有非常相近的结构和相似的生物效应。以前的研究表明,p-AMT基因突变与辣椒素酯类物质的产生相关,然而,辣椒素酯类物质的合成途径尚未被完全阐明。在本研究中,我们对F6重组自交系群体进行了遗传分析,以确定辣椒素酯类物质的合成机制。在这个群体中,辣椒素酯类物质的产生与否表现出了与具有Pun1位点的基因型植株的共分离。此外,我们筛选了辣椒素酯类物质的合成模式,以及在p-AMT突变系中Pun1位点与辣椒素酯类物质合成的相关性。在辣椒种质中,我们筛选到p-AMT基因中PLP结合结构域中的氨基酸取代突变体。隐性pun1基因存在时不合成辣椒素酯类物质,同时还发现p-AMT突变型和辣椒素酯类物质的含量之间并无关系。由此认为Pun1基因不仅负责辣椒素类物质合成,同时也控制着辣椒素酯类物质的合成。

不同果色辣椒CCS基因克隆及表达分析

果实颜色是辣椒重要的商品性状之一。研究以观赏椒GS6、Z1,甜椒SP01及黄色突变体SP02为材料,探究辣椒红素/玉红素合酶基因(CCS)在不同成熟果色辣椒中的序列差异和表达特性,初步解析辣椒不同成熟果色形成分子机理。研究结果显示,成熟色为红色的GS6、Z1和SP01中均能克隆到CCS全长基因,且序列无差异,其全长1497 bp,编码498个氨基酸,只包含1个开放阅读框序列,没有内含子序列;而黄色突变体SP02中未能克隆出CCS基因;聚类和系统进化分析发现辣椒CCS基因与茄科作物的番茄、中华辣椒和灯笼辣椒等植物的亲缘关系较近;qRT-PCR分析结果显示:在GS6中,CCS基因在花中的表达量最高;在Z1和SP01中,CCS基因在果实中的表达量显著高于其他组织,在根中表达量最低;而在SP01的茎和叶以及SP02的所有组织中,CCS基因均未表达。在果实不同发育时期,CCS基因在SP01花后30 d(Ⅲ期)、GS6和Z1花后40 d(Ⅳ期)表达量显著上升。研究结果表明,甜椒黄色突变体SP02果实颜色的形成可能和CCS基因的缺失或变异密切相关,而在成熟色为红色的辣椒中CCS基因的表达可能在果实颜色形成过程中发挥重要作用。

辣椒C基因全长序列比较分析

辣/甜椒C基因测序比对后证实了甜椒C基因5′端约689bp的缺失可能是造成其辣味缺失的原因。牛角形甜椒‘0538’的C基因不存在这一缺失,却在编码区第40位碱基处有一个G到A的突变,可能导致信号肽内第14位疏水性天冬氨酸变为亲水性天冬酰胺,不能完成辣椒素的合成,最终辣味缺失。辣/甜椒品种共有长片段Catf2基因,与C基因在核苷酸序列上有88.9%的相似性。

纽荷尔脐橙CCS基因的克隆与分析

利用RT—PCR技术从纽荷尔脐橙果实eDNA中分离出辣椒红／辣椒玉红素合成酶（Capsanthin／Capsorubin synlhase，CCS）基因（Ccs）全长。该片断长为1619bp，编码503个氨基酸.BLAST比较其氨基酸同源性发现，该序列所推导的氨基酸与已知的甜橙CCS完全一致，与胡萝卜和辣椒的CCS，以及马铃薯新黄质合成酶（neoxanthin synthase，NSY）有70％的同源性。此外，与番茄和柑橘等的番茄红素环化酶也有50％～70％的同源性。半定量RT—PCR分析表明，Ccs在纽荷尔脐橙果实成熟过程中呈先上升后下降的表达趋势，期间9月份的表达量最高。