CaCl2处理对‘伏脆蜜’枣裂果生理特性及基因表达与代谢物的影响.pdf

分类号：S665.1 密级：公开单位代码：10757学 号：10757193015珞里木士当TARIM UNIVERSITY硕士学位论文CaCb处理对伏脆蜜枣裂果生理特性及 基因表达与代谢物的影响Effects of CaCh treatment on physiological characteristics,gene expression and metabolites of fucuimi Jujube fruit cracking研究生姓名：张晶晶指导教师：林敏娟 教授申请学位门类级别：农学硕士专业名称：果树学研究方向：果树种质资源与遗传育种所在学院：园艺与林学学院新疆-阿拉尔 二。二二年六月(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/学位论文独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研窕成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本人研究做出重要贡 献的个人及集体，均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本人完全意识到 本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：注晶晶签字日期:入4年/月牛日学位论文版权认定和使用授权书本人完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借用。本人授权塔 里木大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：米露品 签字日期：2。*4月牛日导师签字：就卷:昉 签字日期：9年4月4日(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/本文是兵团中青年领军人才项目“枣抗裂品种选育及抗裂基因的挖掘”项目的 部分研究成果（项目编号：2018CB032）课题主持人：林敏娟教授（塔里木大学）本文是兵团南疆重点产业支撑计划项目“新疆梨、核桃、枣主要性状遗传资源评价（估）和功能 基因挖掘”项目的部分研究成果（项目编号：2017DB006）课题主持人：吴翠云教授（塔里木大学）(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/CaCh处理对伏脆蜜枣裂果生理特性及 基因表达与代谢物的影响摘要伏脆蜜是早熟丰产，耐旱、耐储存、抗病、含糖量高，皮薄肉厚的鲜食品种，酸甜适口，味道 极佳，深受消费者喜爱。但由于裂果率高，严重影响了果实经济价值。本文以易裂品种伏脆蜜 为试验材料，喷施外源CaCb,测定枣裂果关键时期（盛花后69d-90d）裂果率、果皮解剖结构、果 皮细胞壁代谢酶活性，对自然、清水、CaCb处理下枣盛花后69d、81d、90d枣果皮样品进行转录组 及代谢组学分析，筛选出与裂果相关基因及差异代谢物，为科学防治裂果提供理论依据。LCaCb处理枣果实裂果率在枣裂果期极显著低于自然及清水处理；喷施CaCb显著降低枣果皮 纤维素酶、果胶酶、SOD、POD酶活性，在盛花后84d-90d经CaCL处理的枣果皮CAT酶活性显著 高于自然及清水处理。CaCb处理后枣果皮角质层较为完整，枣果皮角质层厚度、表皮层厚度、内表 皮层厚度、内表皮层细胞数显著增加，细胞排列紧密。2.利用Illumina平台对CaCl2处理样本进行转录组测序，与生物信息学方法相结合分析CaCl2处 理下的转录本水平变化。随着裂果时间的增加，CaCb处理子下差异表达基因数量呈先上升后下降的 变化趋势，裂果中期差异表达基因数量最多，通过GO及KEGG分析发现，CaCL处理下显著注释 的通路主要是糖类、苯丙烷类及脂质类等。其中CaCL处理下尸。42、加4基因表达量盛花后81d 低表达；CaCL处理下果胶酸裂解酶PMEIs41.CML、基因表达量在枣盛花期81d都 高于自然及清水处理；CaCb处理下-Gq/3、GDSL-APG.XET1、XET2、等基因在裂果初期高表达，而GDSL-1等在CaCb处理下低表达；自然及清水处理下POD”基因表达量在高发期相比CaCb处 理快速上升；CaCb处理下果胶酯酶尸E3在裂果高发期下降幅度较大，说明这14个基因可能参与裂 果发生过程，14个基因在CaCl2处理下对枣裂果调控起到关键作用。3.利用非靶向代谢组学技术，研究CaCb处理下枣裂果不同时期枣果皮样品代谢物变化。结果 表明，在自然VSCaCb、清水VSCaCL两个比较组中发现32个差异代谢物，主要为糖类、氨基酸类、类黄酮及酯类。其中D-核糖、D-阿拉伯糖醇、海藻糖、半乳酸、五羟黄酮、表儿茶素、L-天门冬酰(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/胺、2-羟基肉桂酸、4-羟基肉桂酸、间香豆酸在CaCb处理下大量积累。KEGG结果表明，差异代谢 物注释在类黄酮生物合成、氨酰tRNA生物合成、磷酸戊糖途径、苯丙烷生物合成戊糖 和葡萄糖醛酸的相互转化等代谢通路。4.转录组及代谢组联合分析发现脂类代谢物及相关基因、苯丙烷代谢物及相关基因，碳水化合 物代谢物及相关基因，差异基因与差异代谢物相互作用共同调控伏脆蜜枣裂果，其中尸及 POD42基因与4-羟基肉桂酸及2-羟基肉桂酸极显著相关。关键词：枣；裂果；生理指标；转录组；代谢组(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/Effects of CaCh treatment on physiological characteristics,geneexpression and metabolites of fucuimi Jujube fruit crackingAbstractFucuimi is a fresh food variety with early maturity and high yield,drought resistance,storage resistance,disease resistance,high sugar content,thin skin and thick meat.It is sour,sweet and palatable,with excellent taste,and is deeply loved by consumers.However,the high rate of fruit cracking has seriously affected the fruit q uality and yield.In this paper,the cracking rate,peel anatomical structure and peel cell wall metabolic enzyme activity of jujube in the key period of fruit cracking(69d-90d after full bloom)were measured by spraying exogenous CaCh.The transcriptome and metabolomics of jujube peel samples treated with natural,clean water and CaCh at 69d,81d and 90d after full bloom were analyzed to screen the genes and differential metabolites related to fruit cracking,so as to provide a theoretical basis fbr scientific prevention and control of fruit cracking.l.The fruit cracking rate of CaCh Treatment was significantly lower than that of natural and water treatment;Spraying CaCl?significantly reduced the activities of cellulase,pectinase,SOD and pod in jujube peel.The cat enzyme activity of jujube peel treated with CaCh was significantly higher than that of natural and clean water treatment from 84d to 90d after flowering.After CaCh treatment,the cuticle of jujube peel was relatively complete,the thickness of cuticle,epidennis,inner surface cortex and the number of cells in inner epidermis increased significantly,and the cells arranged closely.2.The transcriptome of CaCb treated samples was seq uenced by Illumina platform,and the changes of transcript level under CaCb treatment were analyzed by combining bioinfbrmatics methods.With the increase of fruit cracking time,the number of differentially expressed genes under CaCh treatment increased first and then decreased.The number of differentially expressed genes was the largest in the middle of fruit cracking.Through GO and KEGG analysis,it was found that the pathways significantly annotated under CaCh treatment were mainly sugars,Phenylpropanes and lipids.The expression of POD42 and IAA14 genes under CaCh Treatment was low 81 days after full flowering;The gene expressions of pectinate lyase PL5-2,PMEIs41,CML and GASAL in CaCh treatment were higher than those in natural and clean water treatment at 81 days of full flowering stage;Under CaCh treatment J3-GAL3,GDSL-APG,XET1,XET2 and other genes were highly expressed in the early stage of fruit cracking,while GDSL-1 and other genes were low expressed under CaCb treatment;Compared with CaCb treatment,the expression of POD 17 gene increased rapidly in high incidence period under natural and clear water treatment;Pectinesterase PE3 decreased significantly in the high incidence stage of fruit cracking under CaCh treatment,indicating that these 14 genes may be involved in the process of fruit cracking,and 14 genes play a key role in the regulation of fruit cracking under Ca treatment.3.Using non targeted metabonomics technology,the changes of metabolites in jujube peel sam pies at different stages of jujube cracking under CaCh treatment were studied.The results showed that 3 2 different metabolites were found in the two comparison groups of natural vs CaCb and cle ar water vs CaCh,mainly sugars,amino acids,flavonoids and esters.D-Ribose,D-Arabitol,Trehal ose,Galactaric acid,Tricetin,Epicatechin,L-asparagine,2-hydroxycinnamic acid,4-hydroxycinnamic acid and m-coumaric acid were specifically expressed under CaCb treatment.KEGG results show ed that the differential metabolites were annotated in Flavonoid biosynthesis,Aminoacyl-tRNA bio(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/synthesis,Pentose phosphate pathway,Phenylpropanoid biosynthesis,Pentose and glucuronate inte rconversions and other metabolic pathways.4.the combined analysis of transcriptome and metabolome showed that lipid metabolites and r elated genes,phenylpropane metabolites and related genes,carbohydrate metabolites and related gen es,and the interaction between differential genes and differential metabolites jointly regulated the f ruit cracking of fuzui honey jujube.Among them,POD 17 and POD42 genes were significantly cor related with 4-hydroxycinnamic acid and 2-hydroxycinnamic acid.Key words:Jujube;Dehiscent fruit;Physiological indicators;Transcriptome;Metabolomic(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/目录第1章绪论.11.1 裂果研究现状.11.2 果实裂果影响因素.21.2.1 品种对裂果影响.21.2.2 枣果实的结构与裂果的关系.21.2.3 矿质元素对裂果的影响.31.2.4 细胞代谢酶对裂果的影响.31.2.5 果皮细胞壁结构物质对裂果的影响.41.2.6 组学在植物与裂果研究中的应用.41.3 研究意义及内容.6第2章 试验材料与方法.72.1 试验材料与仪器设备.72.1.1 试验材料.72.1.2 试验试剂及仪器设备.72.2 试验方法.72.2.1 试验设计.72.2.2 田间裂果率调查.82.2.3 细胞壁代谢酶活性的测定.82.2.4 细胞壁物质含量测定.92.2.5 石蜡切片的制作.102.2.6 转录组测序.102.2.7 代谢组测序.142.3 数据处理.14第3章结果与分析.153.1 钙对伏脆蜜裂果生理特性的影响.153.1.1 CaCb对伏脆蜜裂果率的影响.15(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/3.1.2 CaCL对伏脆蜜果皮细胞壁物质含量的影响.153.1.3 CaCb对细胞壁代谢酶活性的影响.173.1.4 CaCb对枣果皮解剖结构的影响.193.1.5 枣果皮解剖结构细胞形态特征.213.1.6 CaCb处理枣裂果率与相关指标相关性分析.243.2 CaCl2处理下不同时期转录组数据分析.243.2.1 枣总RNA提取质量检测分析.243.2.2 不同裂果期转录组测序数据统计分析.253.2.3 与参考序列比对.253.2.4 CaCl2处理不同时期差异表达基因筛选.273.2.5 CaCl2处理差异表达基因GO分类及富集分析.283.2.6 CaCb处理差异基因KEGG途径显著性富集分析.293.2.7 CaCb处理下裂果基因筛选.303.2.8 CaCl2处理裂果相关基因实时荧光定量分析.313.3 CaCb处理下不同时期代谢组数据分析.333.3.1 QC样本主成分分析.333.3.2 CaCl2处理伏脆蜜枣果皮初级代谢物主成分分析.343.3.3 正交偏最小二乘法（OPLS-DA）判别分析.353.3.4 CaCl2处理伏脆蜜枣果皮初差异代谢物确定.363.3.5 显著差异代谢通路分析.393.3.6 CaCl2处理对类黄酮生物代谢产物的影响.403.3.7 CaCb处理对氨基酸代谢产物的影响.413.3.8 CaCb处理对糖类代谢产物的影响.413.4 转录组及代谢组联合分析.42第4章讨论.484.1 CaCl2处理对伏脆蜜裂果生理特性的影响.484.1.1 CaCb处理对枣裂果率的影响.48(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/4.1.2 CaCb处理细胞壁代谢酶活性与裂果的关系.484.1.3 CaCb处理细胞壁物质与裂果的关系.494.1.4 CaCb处理果皮解剖结构与裂果的关系.494.2 CaCh处理对裂果相关基因的影响.504.3 CaCl2处理对裂果相关差异代谢物的影响.50第5章结论.52参考文献.53致谢.60作者简介.61(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/塔里木大学硕士学位论文第1章绪论第1章绪论枣(Ziziphns Mill.)为鼠李科(Rkamaceae)枣属植物，是我国特有的果树资 源和独具特色的优势果树树种。枣树多是落叶灌木或小乔木，温暖带阳性树种，喜光,好干燥气候，红枣具有耐旱，耐盐碱，易于种植，经济效益高等优点。目前，全国 枣树栽培面积已达2250万亩，枣果年产量300万吨以上，已经是我国独具特色的优势 果树种质资源。新疆我国久负盛名的“瓜果之乡”。新疆特有的光热资源有利于红枣的生长发育，新疆红枣含糖量高，抗病虫害。新疆枣产业发展迅猛，截至2017年，新疆枣种植面积 已达100万hn?左右，干枣产量为270万源，是新疆农业发展的重要支柱产业。在果 实着色期至成熟期因降雨量过大导致近几年枣裂果严重，裂果后易引起病原细菌侵入，导致果实腐烂变酸。2010年南疆阿克苏市红枣因成熟期遇雨裂果损失高达50%以上，经济损失巨大。红枣裂果已经成为农业生产上亟待解决的问题。1.1 裂果研究现状枣裂果是指在枣树生长发育的关键时期，因干旱遇雨而致使枣果面裂开，果肉稍微 外露的现象，是果实对内部生长与外界环境不协调导致果皮机械断裂的物理反应。随 着枣果都要经历幼果期、膨大期、绿熟期、白熟期、红圈期、半红期、全红期至完熟期 7个生长发育时期网。在枣果实的着色期至脆熟期枣果肉生长速度加快，当遭遇高温、干旱等气候时，果皮生长速度小于果肉，当降雨量较大或时常较长时，水分通过气孔进 入果实，果肉生长速度过快导致果实内部膨压异常，果皮抗压能力较小而裂果网。果面 朝向树冠外侧或者树冠外围枣果因日灼造成裂果较多，树冠内侧裂果较少力。最早出现 裂果的部位在枣果的上半部、梗洼处及果实阳面与阴面交界处。因果柄凹陷积水，在自 然情况下，果柄凹陷处最先出现裂口。据马学东川报道，每年8月中下旬发生的早期裂果多由日灼引起，这个时期的裂果 均出现在枣果的向阳面，在枣果背面尚未发现裂果现象，这一时期阳面发生裂果的数量1(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/塔里木大学硕士学位论文第1章绪论不多，但程度严重口2。条裂、横裂、混合裂是枣裂果的3种类型。枣裂果程度分为1级、2级、3级、4级、5级、6级共6个等级。据罗凤君口引研究，小形果与方形果耐裂，大 形果与圆形果易裂，对外界环境适应能力差且果皮皮薄的果实易裂。1.2 果实裂果影响因素1.2.1 品种对裂果影响果实内部遗传因素决定枣果是否开裂，当存在裂果遗传因素时，枣果易开裂。不同 的枣果品种呈现出不同的裂果方式和裂果程度。根据不同枣果的抗裂能力，可将枣果划 分为极易裂品种、易裂品种、中裂品种、较抗裂品种、抗裂品种口4。壶瓶枣、骏枣、赞 皇大枣等属于裂果较为严重的品种；狗头枣、小木枣等属于裂果不严重的品种；茶壶枣、官滩枣属于不易裂果的品种。枣的大多数品种均有严重的裂果现象，而中熟以及襄汾 大枣等晚熟品种裂果程度较轻口曳据张建国等认为制干枣果品种裂果较轻，而鲜食的 枣果品种则裂果较重。裂果程度不同枣品种果皮与果肉解剖结构也大不相同，所以，在 建园时应优先选择抗裂品种。1.2.2 枣果实的结构与裂果的关系枣果皮一般分为外果皮中包含的角质层、表皮层、亚表皮层以及中果皮及靠近果核 的内果皮。枣果皮结构可通过影响果皮的延展性及抗张强度而影响裂果，枣果表皮层厚 度及层数、亚表皮层厚度与层数及果皮细胞排列紧密程度与枣裂果的发生密切相关，枣 果表皮层及亚表皮层越厚，层数越多，枣果越耐裂，发生裂果的机率越小网。对枣果表 皮及角质层细胞研究发现，耐裂品种及正常果皮细胞排列紧密，易裂品种枣果皮呈长圆 形或卵圆形且排列疏松无规则口叫对赞皇大枣及其他鲜枣研究发现枣果角质层厚度与裂果率之间相关性不显著，表皮 层厚度、表皮与亚表皮细胞层数以及果肉细胞大小、体积、排列紧密度与裂果率呈显著 负相关POD%不同枣树品种及不同发育时期果皮韧性不同，果皮韧性与果实开裂紧密相 关口,枣果产生裂果的时期是从着色期开始，果皮韧性降低，裂果程度显著增加。导致 果皮韧性降低的主要原因为枣果着色后，枣果皮的薄壁细胞因含糖量过高转为厚壁细2(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/塔里木大学硕士学位论文 第1章 绪论胞，细胞渗透压升高，易于吸水，致使裂果率增加a。1.2.3 矿质元素对裂果的影响矿质营养是果树生长发育、产量和品质形成的物质基础，对增加果实抗裂性和改善 枣果品质起着极其重要的作用。裂果是一种生理失调症，其中K、B、Mg、Ca等元素 均与果实裂果有关系，钾可促进细胞的生长，维持细胞中较高的渗透压及原生质交替的 弹性，钙在枣果皮中以果胶酸钙的形式连接植物内相邻细胞，两种矿质元素可促进植物 细胞壁延展性及韧性125-26。果实表皮张力变化与细胞壁的稳定性对于裂果的防治起着重 要作用。钙元素对于维持果皮细胞壁的完整性及稳定性起着至关重要的作用，钙元素缺乏易 导致果实裂果，富士苹果裂果率与果皮中Ca含量呈负相关27-28。当红枣果皮中适量 的B可促进Ca的吸收，降低枣裂果率29。抗裂嫁接枣品种在转色期果皮、果肉中Ca 元素的含量高于易裂嫁接枣品种，在全红期果皮及果肉中Ca元素含量低于易裂果品种 网。鄱鑫网选用不同浓度的CaCb溶液浸泡壶瓶枣果实发现，0.003 g/ml CaCb处理的果 实要比0.002 g/ml CaCb处理的枣果裂果高峰出现较晚，且峰值较小，0.003 g/ml CaCl2 6 次处理后裂果率最低。赖九江等阳发现喷施0.5%CaCl2比喷施0.3%CaCl2防治脐橙裂 果率效果好。植物体内的钙在木质部和韧皮部都有进行运输，在果实的幼果期，钙含量增加迅速,因为果实在最初的细胞分裂时期需有较高的营养积累，是元素被吸收和利用的关键时 期。在细胞的膨大期，果实对钙素的吸收变慢，果实钙含量下降，因果实增大与钙吸收 不能同步印。1.2.4 细胞代谢酶对裂果的影响细胞壁中的主要成分是果胶及纤维素，对于维持果皮的延展性及机械强度有重要的 作用。细胞壁中的果胶及纤维素易被果胶酶、果胶甲酯酶及纤维素酶所水解，致使果皮 的延展性和机械强度降低，裂果程度加重。易裂荔枝品种糯米粮果皮中的纤维素 活性高于抗裂荔枝品种淮枝易裂枇杷品种软条白沙果皮中POD、PPO活性均 显著高于不易裂品种大红袍POD、PPO可能通过细胞壁成分的酚基交联不可逆的3(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/塔里木大学硕士学位论文 第1章 绪论降低果皮细胞壁的延伸性，从而使裂果发生34-35。果胶纤维素等物质含量在番茄成熟过 程中逐渐下降，而果胶酶和纤维素酶活性增加，番茄裂果率也增加Ml。薄皮易裂西瓜中 的果胶酶、纤维素酶和过氧化物酶的活性要高于厚皮抗裂果果皮，裂果率与果皮中果胶 酶活性呈显著正相关3刀。据丁改秀等网研究发现，枣果皮中SOD、POD、CAT活性及 MDA、脯氨酸含量共同维持果实系统的平衡，对防止枣裂果起到重要作用1.2.5 果皮细胞壁结构物质对裂果的影响细胞壁主要纤由维素、半纤维素和果胶等多糖类物质、木质素及少量蛋白质和矿物 质等构成。与果实质地相关的果胶质均匀的分布在植物细胞壁中的纤维素及半纤维素中 39。随着人们对细胞壁组分构成的了解，科研学者对细胞壁结构物质与裂果的关系产生 兴趣。细胞壁成分的变化是引起果实裂果的主要原因。韩守安等RO】研究发现，鲜食葡萄 品种中的纤维素纤维素含量与果实裂果率极显著相关。易裂荔枝品种糯米核果皮中 纤维素含量相比耐裂品种淮枝较低。锦橙裂果的果皮中原果胶含量低于正常果，而可溶性果胶含量高于正常果ML红江橙正常果皮中水溶性果胶含量低于裂果果皮4引。杨泽恩M研究发现，耐裂番茄品种果皮中的果胶、半纤维素含量显著高于易裂品种。1.2.6组学在植物与裂果研究中的应用 1.2.6.1转录组学在果实裂果研究中的应用转录组织学是生物系统的重要分支，同时也是基因组学的代表，因转录组学选择性 低，检测灵敏度高的特点，是分子标记研究的良好工具。广泛应用于物种资源的保护和 开发以及分子水平上研究物种的进化和分类，反映细胞或组织中遗传因子的整体表现情 况晔461 0果皮细胞壁组分代谢与生化修饰影响果皮的力学强度及其延伸性，进而影响裂果的 发生4刀。对于细胞壁代谢和裂果的关系主要侧重于生理机制方面的研究，集中在细胞壁 组成物质含量变化及相关细胞壁水解酶和氧化酶类活性变化的研究上，而在分子方面的 研究主要是与果实软化有关的细胞壁松弛因子，与裂果关系的研究较少48。关于裂果的 研究主要集中在苹果、葡萄、樱桃、番荔枝等果树上，而对于红枣裂果的分子机制还很 少49-51。Li等52在对荔枝的研究中将LcPIP.LcM尸和参与水分运输的 基因被确定为与裂果相关基因。果实裂果受(PG)、纤维素酶(Celluiase)、PME、XET、4(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/塔里木大学硕士学位论文第1章绪论PPO、POD等多种细胞壁代谢酶活性的影响。酶活性不同程度的变化，相关基因表达水 平也呈现出不同程度的变化画。AACT、MDHAR6.GPIL、SPS2、PG等裂果相关基因 在中秋酥脆枣裂果期高表达a。LcPG、LcEG、LcPE、LcEXP.Lc/3-Gal.LcXET.PG（VIT_04s0044g01420y PE（以T5so048go0500）等基因可能是与荔枝及葡萄裂果相关 的重要基因52,5叫Wang等的发现荔枝果皮中的扩张蛋白基因出必和LcExp2与果实 的开裂相关。p-Gal是一种存在于植物、动物、微生物的糖昔键水解酶R,6Ga/水解以 后，可加强植物细胞壁的延展性，抑制番茄中现P-半乳糖甘酶基因费G6的表达会导致 裂果率上升Ml。在番荔枝果皮中研究发现PE和PPO等细胞壁代谢酶相关基因与裂果紧 密相关59。Solyc04g082540.Solyc04g0829 50.Solyc04g082630 Solyc04g0829 10是与番茄表皮网裂的相关基因PL通过q TR-PCR技术在西瓜中鉴定出14个与开裂相关 基因砌。LcCYP7 07 A.LcGTs.LcPP2C、和可能是控制荔枝果实开裂的 ABA代谢相关关键基因521。1.2.6.2代谢组学在植物研究中的应用代谢技术是研究植物代谢的理想平台，近年来，环境变换复杂，植物体内代谢物发 生重塑从而影响了植物对生物及非生物胁迫的响应与防御。因此，研究植物代谢产物在 不同环境下的变化对植物生长的适应性调节机构的分析具有重要意义59-6通过代谢组研究发现在苹果果实及叶片中鉴定到35个与果实褐变相关的代谢物及 根皮昔等潜在药物资源62-6叫在茄梨和红茄梨研究发现黄酮、氨基酸类等主要差异代谢 物含量变化造成果实色泽差异a。代谢组与转录组整合，可为植物适应胁迫风险、提高 农作物与植物产量奠定遗传基础。Winer等网利用转录组及代谢组联合分析在罂粟中发 现一个基因簇与吗啡生物合成相关。Sade等例研究发现苯丙氨酸解胺酶基因高表达可促 进水杨酸合成，从而增强番茄对TYLCV的抗性。Wang等6刀对荔枝果皮进行代谢组及 转录组分析，重点研究了 11个代谢产物和101个基因易裂品种，白汤营，和抗裂品种，妃 子笑，对比中显示相同的调控状态和重叠，同时代谢产物剖面和转录模式之间相对应，获得的信息可能有助于进一步研究机制，调节果实开裂的敏感性。因此，本试验以易裂品种伏脆蜜为试验材料，经过喷施CaCL处理、喷施清水为对 照以及自然条件的枣果，通过对枣果皮生理特征和转录组及代谢组的研究，探讨与枣裂5(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/塔里木大学硕士学位论文 第1章 绪论果相关的关键结构物质，揭示导致果皮延伸性下降或丧失的分子机制，为改善果皮机械 性能，减轻裂果提供理论依据。1.3研究意义及内容钙与中间层的果胶酸相连，负责维持细胞壁和组织刚性，果胶酸钙也参与细胞壁可 塑性和伸长，具有维持细胞膜完整性的作用。前人对枣裂果的研究多集中在同一品种不 同发育时期、不同部位或不同品种果实解剖结构、枣糖分含量、细胞壁物质的研究，关 于喷施钙素对枣裂果关键时期细胞壁代谢酶活性、果皮解剖结构、细胞壁物质含量以及 转录组学及代谢组学鲜少研究。因此本试验以极易裂枣品种，伏脆蜜，为材料，喷施外源 CaCl2（200倍液），测定枣裂果关键时期（盛花后69d-90d）CaCL处理对枣裂果期与裂 果相关生理指标的影响，筛选出CaCb处理下与裂果相关差异表达基因与差异代谢物，为枣裂果防治提供理论依据。（1）通过喷施CaCb处理，研究裂果期CaCb对伏脆蜜枣裂果率果皮细胞壁代 谢酶活性、果皮细胞壁物质含量，枣果皮解剖结构的影响，找出影响裂果的关键结构物 质。（2）对自然、清水、CaCb处理下伏脆蜜盛花后69d、81d、90d枣果皮样品进 行转录组测序，筛选出与CaCb相关的枣裂果相关基因，并用实时荧光测定相关基因表 达量。（3）对自然、清水、CaCb处理下伏脆蜜盛花后69d、81d、90d枣果皮样品进 行代谢组测序，筛选出与CaCb相关的枣裂果差异代谢物。6(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved,http:/塔里木大学硕士学位论文第2章试验材料与方法第2章试验材料与方法2.1 试验材料与仪器设备2.1.1 试验材料试材选自塔里大学园艺试验站枣种质资源圃，供试品种为易裂枣果品种伏脆蜜，树龄10年，进行常规的田间管理，水肥管理条件一致。2.1.2 试验试剂及仪器设备2.1.2.1 试验试剂二甲基亚碉、无水乙醇、氯仿、丙酮、乙酸钠、乙二胺四乙酸、碳酸镀、浓硫酸、咔噗、冰醋酸、多聚半乳糖醛酸、蒸镭水、甲基纤维素、3,5-二硝基水杨酸、氢氧化 钠、酒石酸钾钠、苯酚、亚硫酸钠、二甲苯、石蜡、番红、固绿、甘油、甲醛、甲醇、甲酸、乙睛、L-2-氯苯丙氨酸。2.1.2.2 试验仪器超纯水仪（UPT-1-107型）、荧光显微镜、雷磁实验室PH计（PHSJ-6L）、万分之一 电子天平、大容量高速冷冻离心机、数显恒温水浴锅、石蜡切片机、Q-PCR仪，全自动 样品快速研磨仪（Wonbio-E）、超声波清洗机（F-060SD）、漩涡振荡器（TYXH-I）、台 式高速冷冻离心机（TGL-16MS）、高分辨质谱仪（QE）、高效液相色谱仪（Agilent 1290）、色谱柱。2.2 试验方法2.2.1 试验设计采样时间为2020年8月至2020年9月，在枣树盛花期选择长势一致、开花较多的 果树，在树冠外围、生长健壮枣吊中部对喷施CaCb（200倍）溶液、喷施清水及自然 条件的枣果进