林业科学  2014, Vol. 50 Issue (9): 59-66   PDF    
DOI: 10.11707/j.1001-7488.20140908
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刘长英, 李军, 赵爱春, 王茜龄, 吕蕊花, 王晓红, 鲁成, 余茂德
Liu Changying, Li Jun, Zhao Aichun, Wang Xiling, Lü Ruihua, Wang Xiaohong, Lu Cheng, Yu Maode
桑椹发育中花青素、叶绿素含量变化及相关基因的表达分析
Changes of Anthocyanin and Chlorophyll Content, and Expression Levels of Related Genes during Development Process of Mulberry Fruit
林业科学, 2014, 50(9): 59-66
Scientia Silvae Sinicae, 2014, 50(9): 59-66.
DOI: 10.11707/j.1001-7488.20140908

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收稿日期:2013-05-29
修回日期:2013-08-24

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刘长英
李军
赵爱春
王茜龄
吕蕊花
王晓红
鲁成
余茂德

桑椹发育中花青素、叶绿素含量变化及相关基因的表达分析
刘长英, 李军, 赵爱春, 王茜龄, 吕蕊花, 王晓红, 鲁成, 余茂德     
西南大学生物技术学院家蚕基因组生物学国家重点实验室 重庆 400715
摘要:以新选育果叶兼用品系‘嘉陵40号’桑椹为材料,测定不同发育时期桑椹的花青素和叶绿素的含量,并分析花青素合成相关酶基因、Rubisco编码基因和脱镁叶绿酸a加氧酶基因(PaO)的表达差异。花青素含量随着桑椹发育逐渐上升,叶绿素的含量先下降后上升。与花青素合成有关的酶基因随着桑椹发育呈现不同的表达式,Rubisco编码基因RBCL和RBCS表达量逐渐降低,PaO1和PaO2的表达量都呈先下降后逐渐上升,然后再下降的表达模式。使用ABA、乙烯利和1-MCP等试剂处理桑椹,经分析在生化上ABA和乙烯利能促进花青素合成,抑制叶绿素的合成,在基因表达上能促进花青素合成相关基因的表达,而抑制Rubisco编码基因的表达; 1-MCP能抑制花青素的合成,并对花青素合成基因的表达也具抑制作用。
关键词桑椹    花青素    叶绿素    乙烯    ABA    1-MCP    
Changes of Anthocyanin and Chlorophyll Content, and Expression Levels of Related Genes during Development Process of Mulberry Fruit
Liu Changying, Li Jun, Zhao Aichun, Wang Xiling, Lü Ruihua, Wang Xiaohong, Lu Cheng, Yu Maode     
State Key Laboratory of Silkworm GenomeBiology College of Biotechnology, Southwest University Chongqing 400715
Abstract: The contents of anthocyanins and chlorophyll of fruits of Morus alba ‘Changjiang 1’ at the different developmental stages were measured, and the expression levels of anthocyanin biosynthesis related genes, the encoding genes of Rubisco and pheophorbide a oxygenase (PaO) were analyzed. The concentration of anthocyanins increased gradually, while the content of chlorophyll first significantly reduced and then increased during the fruit development process. The anthocyanin related genes showed different patterns, the expression levels of RBCL and RBCS were gradually decreasing, and PaO1 and PaO2 showed a reduction in the expression levels at early stage and increase in the following stage, and then the coding mRNA disappeared at stage S5. ABA, ethephon and 1-MCP were used to treat the mulberry fruit. ABA and ethephon induced the biosynthesis of anthocyanins and chlorophyll, improved the expression levels of anthocyanin related genes and downregulated the expression of Rubisco encoded genes. The 1-MCP can inhibited the biosynthesis of anthocyanins by downregulating the expression levels of anthocyanin related genes.
Key words: mulberry fruit    anthocyanin    chlorophyll    ethylene    ABA    1-MCP    

植物果实是植物界进化到一定阶段出现的产物,是提供人们膳食营养重要的成分之一,其成熟与衰老是高度复杂的生理过程。在植物果实发育过程中,果实的性状和品质会发生一系列不可逆的分子、生物化学以及生理变化,包括软化、硬度下降、色泽转换、芳香物质合成、可食性增加、呼吸速率变化、乙烯的生成、细胞壁的修饰、淀粉向糖的转化等(White,2002Ziosi et al.,2003章镇等,2012)。

在果实发育过程中伴随着色泽的转变,主要是由于花青素、叶绿素、类胡萝卜素和甜菜红素等色素物质合成的变化决定果实的外观色泽(Abbott,1999Wei et al.,2011)。大多数果实在成熟初期为绿色,随着果实的成熟衰老逐渐转为红色,这是由于在果实发育过程红色素的增加和叶绿素的降解(Merzlyak et al.,2002Hörtensteiner,2006)。花青素是一类重要的植物次生代谢产物,也是主要的色素物质,因其种类的不同和含量的高低导致植物的果实和花瓣呈现不同的颜色(Tanaka et al.,2008)。花青素的含量在果实成熟衰老过程中逐渐增加,花青素生物合成相关酶基因的表达量也有一定程度的增强,但不同基因的表达模式有所不同(Jaakola et al.,2002)。此外,脱绿是植物生长发育、成熟衰老进程中一个明显的过程,果实发育过程中也伴随着叶绿素的降解(杨晓棠等,2005)。

在果实发育过程中,植物激素作为信号因子调控果实成熟衰老,可能也是果实成熟软化进程的启动因子(Ozga et al.,2003)。乙烯是一类重要的生长激素,参与植物生长发育和衰老的整个生长周期,包括种子萌发、实生苗生长、叶片伸展、花的开放和衰老脱落以及果实后熟软化等(Bleecker et al.,2000)。乙烯是果实成熟所必须的物质,诱导与果实成熟相关基因的转录和翻译,使果实呈现特有的成熟现象。ABA对植物的生长发育具有重要的作用,也参与调控果实的成熟和衰老,被认为是果实成熟衰老的候选因子,可能与其他生长激素共同作用调控果实的发育(章镇等,2012)。有研究表明,乙烯和ABA可能调控果实中花青素的合成和叶绿素的降解,对于果实发育过程中色泽的变化有着重要的作用(Morgan et al.,1997杨晓棠等,2005Hoth et al.,2010)。

桑树(Morus alba)是一种经济价值较高的木本植物,不仅桑叶可以饲养家蚕,而且还具有较强的药用价值和生态学价值;其果实桑椹具有独特风味,深受人们的青睐。目前对桑椹生长发育的生理及分子生物学研究还鲜见报道。本研究以新选育的果桑品系‘嘉陵40号’(M. alba‘Jialing40’)(该品系目前正在重庆市进行品种审定区试)为材料,采收不同发育时期的桑椹,测定桑椹中的花青素和叶绿素的含量,并检测与花青素合成、光合作用和叶绿素降解有关的基因的表达情况。同时还使用ABA、乙烯利和1-MCP等化学试剂处理桑椹,探索桑椹发育过程中花青素和叶绿素合成的模式及影响因素,为今后对桑椹成熟衰老过程中色泽变化机制的进一步研究奠定基础。

1 材料与方法 1.1 试验材料

桑树新品系‘嘉陵40号’栽培于西南大学桑树品种资源圃。选取‘嘉陵40号’3年生健壮植株上不同发育时期的桑椹,采样时间为9:00—10:00,采后立即放入冰盒,带回实验室,用液氮速冻后存于-80 ℃冰箱中备用。

1.2 试验方法 1.2.1 ABA、乙烯利和1-MCP处理果实

ABA和乙烯利处理桑椹参考任杰等(2010)的方法,略有改动。选取着有部分红色的绿果,带果柄采收,分别用264 mg·L-1ABA(含0.1% 吐温-20)和100 mg·L-1乙烯利(含0.1% 吐温-20)和清水浸泡约2 min,每隔3 h浸泡1次,共3次,并在25 ℃条件下放置5天。试验用到的乙烯抑制剂1-MCP购自北京奥凯德生物医药科技有限公司。准确称取0.25 g 1-MCP,用2% KOH溶液溶解,迅速倒入提前装好着有部分紫色果实的500 mL的密闭瓶中,25 ℃下熏蒸24 h,通风30 min后密封于聚乙烯保鲜袋中,在25 ℃下放置3天,对照使用无菌水处理。最后将处理桑椹用液氮速冻后存于-80 ℃冰箱中备用。

1.2.2 花青素含量的测定

桑椹花青素的提取参考Jeong等(2010)的方法,略有改动。待测桑椹样品在液氮的处理下碾磨成粉末,称取0.25 g粉末置于离心管中,加入5 mL 预冷的酸性甲醇(含1% HCl),4 ℃下避光提取12 h后,将提取液4 000 r·min-1离心10 min。取2 mL上清,加入2 mL水和2 mL氯仿,然后混匀。混合液经12 000 r·min-1离心1 min,吸取上层溶液测量在530 nm的吸光度。

1.2.3 叶绿素含量的测定

称取0.25 g桑椹粉末置于离心管中,加入5 mL 预冷的80%丙酮,4 ℃下避光提取12 h。将提取液6 000 r·min-1离心10 min,分别测定上清液在440,645和635 nm的吸光值,按照Porra(2002)的方法计算叶绿素的含量,公式为:叶绿素(总含量)=(20.21×OD645+8.02×OD663)×V/1 000W。

1.2.4 RNA 的提取及cDNA第1链的合成

按照TaKaRa公司 RNA 抽提试剂盒说明书提取总RNA。分别取适量体积RNA用1%的琼脂糖凝胶电泳检测,并用紫外分光光度计检测DNA及总RNA的浓度。

以总RNA为模板,参照反转录酶M-MLV(TaKaRa)说明书,并以随机引物作为引物,合成cDNA第1链,存于-20 ℃备用。

1.2.5 半定量RT-PCR分析

设计编码桑树1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxylase,Rubisco)的1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶小亚基基因(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxylase small subunit,RBCS)和1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶大亚基基因(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxylase large subunit,RBCL)的PCR引物,设计与叶绿素降解相关的基因脱镁叶绿酸a加氧酶基因(pheophorbide a oxygenase,PaO)的PCR引物,并以桑树肌动蛋白基因MaACT 3(李军等,2011)作为内参,进行半定量RT-PCR分析基因在桑椹不同发育时期和ABA、乙烯利处理的桑椹中的表达情况。设计桑树花青素合成相关基因查尔酮合成酶基因(chalcone synthase,CHS)、查尔酮异构酶基因(chalcone isomerase,CHI)、二羟黄酮醇-4-还原酶基因(dihydroflavonol 4-reductase,DFR)和花青素合酶基因(anthocyanin synthase,ANS)的PCR引物,进行半定量RT-PCR分析其在不同发育时期桑椹和不同激素处理的桑椹中的表达情况。

表 1 半定量RT-PCR引物 Tab.1 Primers of semi-quantitative RT-PCR
1.3 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 11.5统计分析软件对试验中获得的数据进行统计分析、方差分析、多重比对及相关性分析等。

2 结果与分析 2.1 不同发育时期桑椹的采收及相关性状的测量

新选育果桑品系‘嘉陵40号’的果实用于本试验。果实的颜色在一定程度上决定果实的品质,也是判断果实成熟度的标志之一。因此,根据桑椹的发育特征和颜色的变化选择5组不同发育时期的桑椹,分别是绿色期(S1)、绿转红(S2)、红熟期(S3)、红转紫(S4)和紫熟期(S5),分别取于成熟前30,20,11,4天及完全成熟期(图 1A)。选取各个发育时期的桑椹30颗,测量单果的直径、长度和质量,并求出单果的平均值。随着桑椹的发育,桑椹颜色由绿色逐渐变成红色,最后红色变成紫色,再变成紫黑色,桑椹的直径、长度和质量也呈现出逐渐上升的趋势(图 1B)。

图 1 不同发育时期桑椹的表型及相关性状 Fig. 1 A.The phenotypes of fruit; B.Mean fresh fruit length, diameter and mass of fruit A.不同发育时期桑椹的表型;B.不同发育时期桑椹的单果平均长度、直径和质量
A.The phenotypes of fruit; B.Mean fresh fruit length, diameter and mass of fruit
2.2 不同发育时期桑椹花青素和叶绿素含量的测定及相关基因的表达分析

对不同发育时期桑椹的花青素和叶绿素的含量进行了测量。从S1期到S5期,每1克鲜质量桑椹样品在530 nm下的吸光度分别为0.079,0.314,2.278,8.567和22.551,经过方差分析和多重比对分析,S1和S2样品之间的吸光度差异性不显著,其他时期桑椹的吸光度差异较显著。由检测数据可见,在桑椹发育初期,即S3期以前,花青素含量很低,从S3到S5期,花青素的含量大大提高(图 2A)。从S1期到S5期,桑椹样品中的叶绿素含量分别为11.574,6.408,3.057,3.481和4.542 mg·100 g-1经过多重比对分析,S3和S4的叶绿素含量的差异性不显著,其他时期桑椹的叶绿素含量的差异较显著。叶绿素的含量随着果实的发育先降后升,在S3和S4期达到最低,其后又逐渐有所上升,但S5期的叶绿素含量不及S3以前的叶绿素含量(图 3A)。

图 2 不同发育时期桑椹的花青素含量和相关基因的表达 Fig. 2 Anthocyanin content of mulberry fruit during different developmental stages and expression analysis of related genes A.花青素的含量;B.花青素合成相关基因的表达分析
A.The content of anthocyanin; B.Analysis of expression levels of anthocyanin biosynthesis related genes
图 3 不同发育时期桑椹的叶绿素含量和相关基因的表达 Fig. 3 Chlorophyll content of mulberry fruit during different developmental stages and expression analysis of related genes A.叶绿素的含量;B.Rubisco编码基因和PaO基因的表达分析
A.The content of chlorophyll; B.Analysis of expression levels of rubisco encoded genes and PaO genes

花青素的合成起始于苯丙氨酸,是由一系列酶的作用最终生成显色的花青素(Tanaka et al.,2008)。笔者选取花青素合成的上游基因MaCHS和MaCHI,下游基因MaDFR和MaANS,分别设计特异引物进行半定量RT-PCR分析基因在不同发育时期的表达情况。试验结果如图 2C所示,各个花青素合成酶基因呈不同的表达模式。MaCHS基因在S3期表达相对较低,而其他几个时期表达差异不显著。MaCHI基因在果实发育各个时期表达量相对较为恒定。MaANS基因在S2期表达量较S1期低,从S3期到S5期表达量又逐渐升高。MaDFR基因在桑椹发育过程中,表达量逐渐增高,与花青素含量的变化呈正相关,可能该基因是花青素合成响应桑椹成熟的一个重要的基因。

通过对桑树基因组数据(http://morus.swu.edu.cn/morusdb/)的检索,获得2个MaPaO基因的核苷酸序列,分别设计引物,分析它们在果实的表达情况。试验结果如图 3B所示,MaPaO1和MaPaO2在果实发育过程中,表达量都呈现出先下降,后逐渐上升,然后再下降的趋势。

笔者选取与光合作用有关的基因MaRBCL和MaRBCS,分析它们在桑椹发育过程的表达差异。试验结果如图 3B所示,MaRBCL和MaRBCS基因的表达量随着桑椹发育逐渐降低,尤其是这2个基因在表达量上存在明显差异,MaRBCL基因的表达量低于MaRBCS基因的表达量,其原因可能是核基因对桑椹成熟衰老信号的响应较强。

2.3 桑椹发育过程中相关性状、色素含量间的相关性分析

使用软件SPSS 11.5分析不同发育时期桑椹的长度、直径、质量、花青素含量和叶绿素含量等指标间的相关性。桑椹的长度、直径和重量相互之间呈极显著正相关。桑椹花青素含量与长度和直径呈显著正相关,与质量呈极显著正相关。桑椹叶绿素含量的变化与长度、直径、重量、花青素含量的变化呈负相关关系,但是都差异不显著(表 2)。

表 2 桑椹发育过程中各个理化指标间的相关性分析 Tab.2 Relatives coefficient of different indexs during the development of mulberry fruit
2.4 ABA和乙烯利对桑椹花青素和叶绿素含量的影响及相关基因的表达分析

使用ABA和乙烯利处理略带有红色的桑椹,经处理5天后,桑椹表面都转变成红色,表明ABA和乙烯利能够诱导花青素的合成(图 4)。检测不同处理区桑椹花青素的含量对并对数据进行差异性分析,结果是ABA处理区和乙烯利处理区桑椹花青素的含量比对照(无菌水)高,乙烯利处理区桑椹花青素含量变化较ABA处理区更加显著(图 4A)。分析花青素相关基因在不同激素处理下的表达差异,结果显示经由ABA和乙烯利处理的桑椹,MaCHSMaCHIMaDFR和MaANS 4个基因的表达量均比对照高,乙烯利处理区的基因表达量又比ABA处理区的基因表达量高(图 4C)。

图 4 ABA和乙烯利处理桑椹的花青素和叶绿素的含量及相关基因的表达 Fig. 4 The content of pigments in the mulberry fruit treated with ABA and ethephon and expression analysis of related genes A.花青素和叶绿素的含量;B.不同激素处理桑椹的表型变化;C.花青素合成相关基因、Rubisco编码基因和PaO基因的表达分析
A.The content of anthocyanin and chlorophyll; B.The phenotypes of fruit treated with different hormones; C.Analysis of expression levels of anthocyanin biosynthesis related genes, rubisco encoded genes and PaO genes.

同时还分析在ABA和乙烯利处理后,桑椹叶绿素含量及MaRBCS和MaRBCL 2个基因表达量的变化。试验结果表明,经ABA和乙烯利处理的桑椹叶绿素含量均比对照低,且差异较显著(图 4A);在ABA处理的桑椹中MaRBCL和MaRBCS 2个基因的表达均受抑制,而在乙烯利处理的桑椹中的MaRBCL和MaRBCS 2个基因表达量的差异不明显(图 4C)。ABA和乙烯利对PaO1和PaO2基因的表达并没有很明显的影响。

通过分析ABA和乙烯利对桑椹花青素和叶绿素含量的影响及相关基因的表达差异表明,ABA和乙烯利能够诱导花青素的合成,也能抑制叶绿素的合成,ABA还对Rubisco编码基因的表达有一定的抑制作用。ABA和乙烯利可能是启动桑椹着色的“开关”,同样也调控花青素和叶绿素的合成,并使桑椹发育过程中光合能力逐渐弱化。

2.5 1-MCP对桑椹花青素含量的影响及相关基因表达的影响

1-MCP作为乙烯的抑制剂,能够抑制果实中乙烯的合成,可有效抑制果实的软化以达到保鲜的效果,目前该药剂已经用于果实保鲜,能够延长产品的货架期,取得了良好的经济效益(Watkins,2006)。笔者使用1-MCP处理着有部分紫色的红果3天后,结果是对照(无菌水)区桑椹的颜色完全变成紫色,果体极度软化;而1-MCP处理区的桑椹相比对照区的颜色变化较小,果体形状保持较好(图 5B)。1-MCP处理区桑椹的花青素含量比对照区低,差异较显著;花青素合成相关酶基因的表达量也有所降低(图 5AC)。以上结果表明1-MCP对桑椹中花青素的合成有抑制作用,而且能够减缓桑椹的软化,可能对延长桑椹成熟期及货架期具有意义。

图 5 1-MCP处理桑椹的花青素含量和相关基因的表达 Fig. 5 The content of pigments of mulberry fruit treated with 1-MCP and expression analysis of related genes A.花青素的含量;B.不同处理桑椹的表型变化;C.花青素相关基因的表达分析
A.The content of anthocyanin; B.The phenotypes of fruit with different treatments; C.Analysis of expressional levels of anthocyanin biosynthesis related genes
3 结论与讨论

本研究采集不同发育时期的桑椹,并对单果长度、直径和质量进行测量。桑椹发育过程中的色泽从绿变红、再从红变紫,桑椹的长度、直径和质量也随之上升。色泽的变化是桑椹外观的一个重要的指标,通常也是判断桑椹成熟度的指标之一,这是由于不同种类的色素伴随桑椹的发育而合成或降解。桑椹中显红色的色素主要为花青素,成熟的桑椹果汁中花青素的含量高达2 725.46 mg·L-1(Liu et al.,2004),由于花青素含量高,桑椹的颜色随成熟度增加,由红色而变为紫黑色。

笔者分析桑椹发育过程中花青素的含量,并检测花青素合成相关酶基因的表达情况,其结果表明花青素含量随着桑椹的发育而不断增加,尤其是从S3期开始,花青素的含量大量积累并急速上升。对花青素合成相关基因在果实中的表达量进行分析,各个基因在桑椹的不同时期都有一定的变化,但呈现出不同的表达模式,与苹果(Malus domestica)、越橘(Vaccinium myrtillus)等果实中花青素合成相关基因的表达模式相似(Jaakola et al.,2002Espley et al.,2007)。MaDFR基因是花青素合成下游的关键基因,该基因编码的酶催化二氢黄酮醇、二氢槲皮素和二氢杨梅素合成无色花青素,该基因在桑椹发育过程处于持续上升的趋势,推测它可能是桑椹花青素合成中响应果实发育的关键基因。而除MaDFR基因外的其他合成花青素的关键酶基因不仅参与花青素的合成,还参与除花青素外的其他类黄酮化合物的合成,因此,推测DFR基因是花青素合成重要的限速基因。

乙烯和ABA对于果实的色泽品质具有一定的调节作用,都能促进花青素的合成与相关基因的表达(Jiang et al.,2003El-Kereamy et al.,2003Wei et al.,2011)。本试验中使用ABA和乙烯利处理桑椹,结果显示它们能促进桑椹合成花青素,使得色泽变红,花青素的含量也有所升高;ABA和乙烯利并对花青素合成相关基因的表达量具有增强作用。

果实根据采后呼吸类型和乙烯释放模式,可被分为呼吸跃变型和非呼吸跃变型果实,其中呼吸跃变型果实在后熟软化阶段伴随有呼吸强度和乙烯释放量急剧增加,外源添加乙烯和乙烯抑制剂可调控乙烯的释放量。罗自生(2003)选用7~8成熟度的桑椹,对其采后的呼吸速率和乙烯释放量进行检测,桑椹呼吸速率和乙烯释放量都是先上升后降低,两者之间呈正相关关系;而且桑椹在发育后期,从红熟期到紫熟期的变化也比较迅速,由此可以判断桑椹可能是呼吸跃变型果实。试验中通过使用乙烯抑制剂1-MCP处理桑椹,结果是1-MCP能够延缓桑椹的软化,并可能通过阻止乙烯的释放而抑制花青素的合成。结合乙烯利和1-MCP对桑椹成熟软化及花青素合成的生理拮抗影响,可以推测桑椹是一种呼吸跃变型果实,同时乙烯也具有调控花青素合成的作用。

叶绿素是植物最重要的收集和转换光能的光受体色素,存在于植物的多个组织器官中。叶绿素随着果实的成熟逐渐发生降解,其含量通常随着果实发育而逐渐降低(张元慧等,2004章秋平等,2008)。本试验中叶绿素的含量在桑椹发育过程中出现先降后升的现象,这与前人研究有所不同,有待进一步研究探讨。1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)在光合作用中催化1,5-二磷酸核酮糖与二氧化碳的羧化反应或与氧气结合的加氧反应,将大气中游离的二氧化碳转化为生物体内储能分子,是光合作用的限速酶之一(Spreitzer,2002)。Rubisco由大亚基和小亚基组成,大亚基由叶绿体基因MaRBCL编码,小亚基由核基因MaRBCS编码。试验分析了编码Rubisco的基因MaRBCL和MaRBCS在桑椹发育过程的表达差异,2个基因的表达量都逐渐降低,表明桑椹成熟过程中光合作用的效率下降。MaRBCS的表达量随着桑椹的成熟而逐渐降低,到S5期只有很微量的表达,而MaRBCL基因到桑椹成熟后期还有一定量的表达,表明编码Rubisco的核基因MaRBCS的表达可能对果实发育具有较强的响应。

叶绿素降解是自然界非常普遍的现象,随着树叶、果实和作物的衰老,或生物与非生物的环境胁迫都可能发生叶绿素的降解(唐蕾等,2011)。叶绿素降解过程中,在叶绿素酶(chlorophyllase,chlase),镁-脱鳌合酶(Mg-dechelatase,MDCase)、脱镁叶绿酸a加氧酶和RCC还原酶(RCC reductase)等关键酶的作用下,叶绿素降解形成非荧光叶绿素代谢物(NCCs)(Matile et al.,1999)。脱镁叶绿酸 a 加氧酶是一种铁硫蛋白,催化叶绿素卟啉环开环成为四元线性吡咯衍生物,PaO 编码基因缺失会产生滞绿突变体,与叶片的失绿密切相关(Hörtensteiner et al.,1998)。MaPaO1和MaPaO2基因表达量在桑椹的成熟发育过程中都呈现出先下降,后逐渐上升,然后再下降,其表达模式与黄瓜(Cucumis sativus)、花椰菜(Brassica oleracea)等蔬菜中PaO基因的表达模式相似(Fukasawa et al.,2010王伟等,2011)。

桑椹经过ABA和乙烯利处理后,其叶绿素含量降低,表明它们对叶绿素的合成有调控作用。ABA处理桑椹的MaRBCLMaRBCS 2个基因的表达受到抑制;而乙烯利处理桑椹的MaRBCLMaRBCS基因的表达量没有受到明显的抑制。ABA和乙烯利处理桑椹对MaPaO1和MaPaO2的表达没有明显的促进或抑制作用。由以上结果可以得出结论,乙烯可能对桑椹中叶绿素的合成有抑制作用;ABA在果实发育过程中可能通过抑制Rubisco编码基因的表达使得桑椹的光合作用弱化;乙烯和ABA对MaPaO1和MaPaO2的表达影响并不明显,但叶绿素降解是一个很复杂的过程,受到多个酶和不同的理化因子的影响,乙烯和ABA对桑椹中叶绿素的降解有何种影响还有待进一步的研究。

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