《葡萄果實莽草酸途徑對紫外誘導多酚合成的回響機制》是依託中國農業大學，由潘秋紅擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：葡萄果實莽草酸途徑對紫外誘導多酚合成的回響機制
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：潘秋紅
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
植物莽草酸途徑介導了光合碳從初生代謝向次生代謝的流動，多酚代謝是莽草酸途徑下游的一個分支，大量研究已經證實紫外照射可誘導果實多酚代謝關鍵酶基因的表達，從而促進酚類物質的合成，但紫外光如何調節底物供應鏈上游的莽草酸途徑迄今未見報導。本項目擬以不同發育期的釀酒葡萄果實為試材，從模擬紫外增強和紫外濾減兩個方面，研究不同類型紫外光對莽草酸途徑關鍵酶（DAHPS、EPSPS和CS）和進入多酚代謝支路的關鍵酶（CM、PAL和CHS）的基因在轉錄、翻譯和酶活水平上表達的影響及其與酚類物質合成的關係，分析莽草酸途徑中回響紫外的基因啟動子區的順式元件及其功能，從中闡明莽草酸途徑對紫外誘導的回響機制。本項目的完成，將從底物供應鏈上各途徑協同作用的角度，揭示調控葡萄酚類物質合成的機理，為後續開展環境因子調控果實品質形成的信號傳導機制的深入研究奠定一定的理論基礎，並為葡萄的區域化和優質化栽培提供科學依據。
結題摘要
植物莽草酸途徑介導了同化碳從初生代謝流向次生代謝，類黃酮代謝是莽草酸途徑下游的一個重要分支，大量研究已經證實紫外光可以調節葡萄果實類黃酮代謝關鍵基因表達，從而影響酚類物質合成，但紫外光是否影響以及如何調節底物供應鏈上游的莽草酸途徑迄今未見報導。本項目從紫外增強及紫外濾減兩個方面，研究了葡萄果實莽草酸途徑和類黃酮代謝對紫外光的回響機制及對類黃酮物質積累的影響，並探討了莽草酸途徑對紫外光回響機制。主要成果包括：（1）葡萄果實莽草酸途徑七個酶基因在轉錄水平上對紫外光誘導的回響不是同步的，且有照射劑量依賴性，適量紫外照射可上調基因表達，而過量照射反而抑制基因表達；三種類型紫外線對莽草酸途逕入口酶基因VvDHAPS-1和VvDHAPS-2誘導效應最為顯著，隨紫外波長減小，這兩個基因受誘導表達的量有所下降；（2）隨果實成熟，VvDAHPS-1和VvDAHPS-2回響紫外誘導的效應增強；但加強UV-A照射並不能促進果實花色苷積累，UV-B和UV-C照射均可促進各類花色苷增加，UV-C促進作用比UV-B更明顯；（3）整個生長期紫外濾減將導致成熟果實中花色苷和黃酮醇含量顯著降低，且F3’H支路產生槲皮素類物質和花青素類糖苷下降幅度要大於F3’5’H支路的楊梅酮類物質和花翠素類糖苷；（4）在轉色之前，紫外濾減提高了莽草酸途徑，但抑制了黃烷醇物質合成，轉色後期，紫外濾減抑制莽草酸途徑及花色苷和黃酮醇合成，對F3’H支路的黃酮醇和花色苷抑制效應大於F3’5’H支路；（5）VvDAHPS三個同工酶基因啟動子序列除了包含與環境脅迫相關元件和激素回響元件之外，還含有MYB、WRKY等轉錄因子結合位點；UV-B和UV-C照射明顯提高VvDAHPS-1和VvDAHPS-2啟動子活性，而啟動子對UV-A誘導回響較小；（6）海拔高度相差較大地區，日照中紫外光強度差異較大，較高海拔地區生長的葡萄果實各類花色苷含量和黃酮醇都顯著較高，尤其是花青素類花色苷；而黃烷醇類合成主要向F3’5’H加強。（7）避雨棚對紫外光有過濾作用，轉色初期，避雨栽培果實類黃酮含量均低於露地栽培，但成熟期，這些類黃酮物質含量均顯著高於露地栽培下生長的果實。這些研究結果為後續深入開展環境因子調控釀酒葡萄果實品質形成的信號傳導機制的研究奠定了重要的理論基礎。
