《釀酒葡萄果實中ABA調控C13-降異戊二烯物質積累的分子機制》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：釀酒葡萄果實中ABA調控C13-降異戊二烯物質積累的分子機制
- 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
當前我國葡萄酒普遍存在果香較弱的問題，而C13-降異戊二烯類物質是貢獻葡萄酒花果香的重要組分。根據我們前期研究及相關報導，推斷該類物質的積累與果實成熟進程密切相關。但ABA作為調控葡萄果實成熟的關鍵激素，是否調節或通過什麼機制調節C13-降異戊二烯的合成尚不清晰。本項目擬在前期研究基礎上，分別採用一些栽培調控措施和ABA噴施，改變果實成熟進程，研究ABA對C13-降異戊二烯物質積累的影響；基於轉錄組測序，著重比較ABA處理與對照間在激素合成、成熟調控和降異戊二烯合成等關聯事件中相關基因表達譜的差異，構建關鍵基因表達調控網路，解析ABA、成熟調控和C13-降異戊二烯合成之間的關聯性；深入探究ABA和成熟促進因子對C13-降異戊二烯合成關鍵酶基因表達的轉錄調控，從而揭示葡萄果實中ABA調控C13-降異戊二烯積累的分子機制，為通過栽培手段調節果實成熟進程、促進釀酒葡萄花果香物質積累提供科學依據。
結題摘要
C13-降異戊二烯是非芳香型葡萄和葡萄酒花果香氣味的主要組分，但關於其合成調控機制仍知之甚少。本項目在前期研究基礎上，探究了葡萄成熟激素ABA調控降異戊二烯生物合成的分子機制，主要研究結果如下：（1）在新疆乾熱產區連續3年的不同時期摘葉處理試驗表明，葡萄果實內源ABA、油菜素內酯等成熟激素合成途徑基因表達上調對應於降異戊二烯合成關鍵酶基因VvCCD4a 和VvCCD4b的表達下調，摘葉降低了成熟果實中降異戊二烯含量，而疏穗處理降低了轉色期果實中ABA/IAA比，提高了大馬士酮含量；（2）轉色前噴施800-1000 mg/L ABA顯著提升了轉色期ABA/IAA水平，上調了ABA生物合成途徑、成熟相關的信號途徑及果實成熟相關基因的表達，加速成熟進程，但分別上調和下調了VvCCD4a和VvCCD4b表達，導致成熟果實降異戊二烯含量未有明顯變化；（3）噴施100-200 mg/L NAA推遲並降低了ABA峰值，上調整個降異戊二烯合成途徑基因的表達，顯著提高了總的降異戊二烯尤其是大馬士酮含量；值得注意的是，NAA處理使降異戊二烯合成中的VvLECY和VvZEP發生了差異可變剪下，其對應的基因顯著上調，說明IAA在調控降異戊二烯合成中發揮更為重要作用。（4）通過k-means聚類分析發現WRKY家族轉錄因子與VvCCDs表達密切相關，其中WRKY40-like-1，WRKY24，WRKY70在NAA處理的葡萄果實發育後期（E-L36和E-L38）顯著下調; （5）採用酵母單雜交和EMSA證實了WRKY4，WRKY20，WRKY24，WRKY32，WRKY40-like-1可與VvCCD4a、VvCCD4b和VvCCD1啟動子互作；亞細胞定位確定它們均只存在細胞核中；酵母自激活實驗確定WRKY20和WRKY24為轉錄激活因子，其餘為轉錄抑制因子；採用菸草雙螢光素酶實驗證實WRKY24和WRKY70可顯著抑制VvCCD1活性，WRKY40-like-1可顯著抑制VvCCD4b活性；葡萄懸浮細胞瞬時表達初步映證了這一結果。綜上，研究認為調控葡萄果實ABA/IAA比，可下調WRKY24和WRKY70表達從而促進降異戊二烯的積累。以項目成果作為理論依據之一研發了我國優質釀酒葡萄栽培管理技術已經得到套用示範，並在2017年獲得了中國酒業協會技術發明一等獎。
