辣椒果实辣椒素类物质生物合成分子遗传学研究进展

辣椒是我国栽培面积最大的蔬菜作物,辣椒果实因为富含辣椒素类物质而呈现辣味,而辣椒素类物质在制药、化妆品和农用工业等领域具有多种用途。辣椒素类物质是通过香草醛胺(衍生自苯丙氨酸)与支链脂肪酸(缬氨酸或亮氨酸前体)缩合而成的,它们通常积聚在辣椒果实的胎座组织中。辛辣度取决于辣椒的基因型,但也受外部条件的影响。近年来,分子生物学和生物技术的发展促进了辣椒素类物质生物合成基因的鉴定,为培育辣椒素类物质含量更高的辣椒新品种提供了机会。本文综述了辣椒素类物质生物合成的部位、合成途径、关键结构基因、QTL位点、关键转录因子,以及外源辣椒素和胁迫反应对辣椒素生物合成的影响等方面的研究进展,并对该领域的研究现状和前景进行了展望,以期为辣椒果实辣椒素类物质的生物合成与调控研究提供指导。

云南8个辣椒品种品质性状分析

以8个辣椒品种为试验材料,对果实色价参数(a^(*)、b^(*)、L^(*)、C、H)、品质指标(可溶性糖、可溶性固形物、总蛋白质、辣椒素、降二氢辣椒素、二氢辣椒素、Vc等)以及果形特征(单果质量、果纵径、果横径等)进行测量,通过方差分析、聚类分析和主成分分析等方法进行分析,旨在为筛选云南适宜栽培辣椒品种提供参考。结果表明:(1)基于聚类分析结果,依照谱系图在欧氏距离D=4.5处,将这8个辣椒品种分为5类。(2)可溶性固形物、辣椒素和Vc含量品种间差异显著,分布范围分别为9.13~33.1 mg/g、128.9~2364μg/g、9.29~386μg/g;其他指标的变异系数均在9%以上;表明这8个品种在遗传上差异较大。(3)在主成分分析中,4个主成分因子代表了辣椒的绝大部分信息。通过评分函数F,发现‘椒中玉’和‘辣多多’品种的综合评分最高,有3个品种的综合评分达不到平均水平但某项指标突出。综上所述,8个品种的遗传差异较大,‘椒中玉’和‘辣多多’营养价值较高。

辣椒CcBBX20基因克隆和表达分析

锌指蛋白在植物生长发育和对非生物胁迫因子的响应中发挥着重要的调节作用。BBX蛋白属于锌指蛋白,CcBBX20基因是锌指蛋白家族的重要成员。为探讨CcBBX20在辣椒生长发育和响应非生物胁迫中的生物学功能,本研究利用基因克隆获得基因的编码序列;应用生物信息学分析方法预测该基因编码蛋白质的结构和功能;根据PepperHub数据库相关数据分析该基因在10种非生物胁迫处理下辣椒幼苗根和叶的表达量模式。结果表明:辣椒CcBBX20所编码的蛋白有209个氨基酸残基,相对分子质量为23.12 kD,分子式为C984H1551N285O329S15,理论等电点为5.78,是不稳定的亲水性蛋白;有2个典型的Bbox-SF结构域,没有信号肽和跨膜结构域,主要定位在细胞核中;其二级结构主要由无规则卷曲组成(占58.85%),α螺旋占比22.01%,β-转角占比3.83%。辣椒CcBBX20和马铃薯、番茄、茄子BBX20的亲缘关系最近。基因表达分析表明CcBBX20在辣椒幼苗根和叶受到不同胁迫后表达差异显著,在脱落酸、赤霉素、生长素、水杨酸、茉莉酸甲酯以及高温处理下表现为促进作用,其中高温42℃,处理1.5 h后表达量最高;在过氧化氢、甘露醇和盐处理下表现为抑制作用。因此辣椒CcBBX20基因作为BBX基因家族成员,在响应高温胁迫中发挥作用,可能会提高幼苗对高温的耐受力,可为辣椒耐高温育种目标提供候选基因。

不同浓度6-BA浸种对PEG模拟干旱胁迫下辣椒种子萌发的影响

为研究6-苄氨基嘌呤(6-benzylaminopurine,6-BA)对辣椒干旱的缓解作用,选择4份辣椒种子进行不同浓度(0、1、3、5 mg/L)的6-BA浸种处理,浸种24 h后将种子置于15%的聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)溶液中进行发芽试验,在第6 d测定发芽势,第14 d测定发芽率和发芽指数。结果表明:一定浓度的细胞分裂素6-BA可以缓解辣椒种子的干旱胁迫,提高辣椒种子的发芽率、发芽势和发芽指数;不同品种辣椒种子对细胞分裂素6-BA浸种的最适浓度均为1 mg/L。1 mg/L的6-BA浸种处理能缓解干旱胁迫造成的影响,其中‘兴蔬曲美’对6-BA最敏感,能够最大程度缓解干旱造成的影响。

辣椒雄性不育系线粒体基因CaORF240和CaORF301的生物信息学与表达差异分析

为深入了解辣椒细胞质雄性不育与线粒体编码基因表达之间的关系,本研究以辣椒细胞质雄性不育系9704A和同型保持系9704B为试验材料,克隆了2个线粒体编码基因CaORF240和CaORF301,利用实时荧光定量PCR技术分析了这2个基因在保持系9704B不同组织间的表达量,以及在同型保持系9704B和细胞质雄性不育系9704A花蕾四个不同发育时期的表达差异。结果发现,CaORF240基因编码序列长度为723 bp,编码240个氨基酸,CaORF301基因编码序列长度为906 bp,编码301个氨基酸,两个基因在不育系9704A和保持系9704B中的扩增序列一致。CaORF240和CaORF301基因在保持系9704B各组织中的表达量存在差异。CaORF240和CaORF301基因在不育系与保持系花蕾不同发育阶段中的表达量存在明显差异。结果表明,CaORF240和CaORF301在9704A和9704B中存在时空表达差异,可能造成能量代谢紊乱,影响小孢子发育,从而导致辣椒雄性不育。

辣椒优异种质资源创制与加工型新品种选育

辣椒是世界性蔬菜,是我国第一大蔬菜作物,常年栽培面积3200万亩(1公顷=15亩)左右,产量4000多万吨.云南省是我国辣椒生产大省,每年栽培面积稳定在280万亩,辣椒产业是云南省打造世界一流"绿色食品牌"的重要组成部分,是云南省重点打造的高原特色农业产业.

涮辣与昆明皱皮椒pAMT生物信息学及表达分析

为分析涮辣与昆明皱皮椒假定的氨基转氨酶(pAMT)的差异,探究pAMT表达规律。本研究基于基因克隆和生物信息学方法分析pAMT基因和蛋白特性,利用qPCR测定pAMT相对表达量。结果显示,涮辣与昆明皱皮椒p AMT由1380个碱基组成,编码459个氨基酸残基,相比昆明皱皮椒,涮辣pAMT存在7个同义突变和5个错义突变位点。顺式作用元件预测结果显示,辣椒pAMT可能受环境和植物激素的影响。蛋白特性结果显示,pAMT蛋白属于Ⅰ型折叠,Ⅲ类转氨酶,为脂溶性、亲水性的不稳定蛋白,主要定位在细胞质中,无信号肽与跨膜结构。两种辣椒pAMT蛋白配体结合位点、活性位点和蛋白磷酸化位点存在差异,不同物种AMT在进化上有保守性,但在亚组间也存在一定差别。在不同发育阶段,pAMT表达呈现先升高后急剧降低,且露地条件下p AMT表达量高于大棚;同一环境条件下,涮辣pAMT表达量整体高于昆明皱皮椒;不同外源物质在一定时间内影响pAMT的表达。相对于昆明皱皮椒,涮辣pAMT基因和蛋白的改变,可能是涮辣辣度极高的原因,并且不同生长环境、发育阶段和外源物质可能通过调节pAMT的表达来影响辣椒中辣椒素的生物合成。

辣椒63份种质果皮颜色与呈色物质的关系

为了探究辣椒种质资源果色与呈色物质之间的关系,利用色差仪测定辣椒果实色彩空间(CIE L^(*)a^(*)b^(*))值,采用分光光度计测定叶绿素a和叶绿素b含量,利用液相色谱法(HPLC)测定辣椒红素、玉米黄质、β–胡萝卜素和6种花青素(飞燕草素、矢车菊素、锦葵素、芍药花素、天竺葵素、牵牛花素)的含量,并基于Python语言进行辣椒果色可视化分析,利用主成分分析(PCA)、正交偏最小二乘法(OPLS)、聚类分析和集成推进树(ABT)对辣椒果色和呈色物质关系进行分析。结果表明:63份辣椒种质被划分成A、B两个颜色群体,其中A偏向黄绿色,B偏向紫黑色;辣椒果皮的CIE L^(*)a^(*)b^(*)值与呈色物质含量之间有相关关系,玉米黄质、叶绿素a、飞燕草素对果色CIE L^(*)a^(*)b^(*)值贡献率较大;在相同类胡萝卜素含量下,叶绿素、飞燕草素含量较低时,果实呈黄绿色,飞燕草素含量较高时呈紫黑色。