黃肉桃中PpSGRs對藍光的響應及其對貯藏中類胡蘿卜素積累的影響.pdf
<p>園藝學報， 2018， 45 (2)： 229 238. Acta Horticulturae Sinica doi： 10.16420/j.issn.0513-353x.2017-0562； http： /www. ahs. ac. cn 229 收稿日期 ： 2017 10 24； 修回日期 ： 2018 01 31 基金項目 ： 國家自然科學基金項目（ 31371866） ；浙江省自然科學基金項目（ Q15C200013） ；浙江省重中之重學科學生創(chuàng)新計劃項目（ CX2016003） * 通信作者 Author for correspondence（ E-mail： yangzfzwu.edu.cn； Tel： 0574-88222352） 黃肉桃中 PpSGRs 對藍光的響應及其對貯藏中類胡蘿卜素積累的影響 沈子明1,2，徐利偉2，施麗愉2，陳 偉2，楊震峰2,*（1上海海洋大學食品學院，上海 201306；2浙江萬里學院生物與環(huán)境學院，浙江寧波 315100） 摘 要： 為揭示藍光處理促進黃肉桃果實類胡蘿卜素積累的機制，以黃肉桃金麗果實為研究對象，從桃基因組中篩選出 PpSGR1 和 PpSGRL 基因進行生物信息學分析，并通過 q-PCR 分析 PpSGR1 和PpSGRL 在不同組織和不同發(fā)育階段果實及其在 40 mol · m-2 · s-1藍光處理果實中的表達。結果表明，PpSGR1 具有多半胱氨酸保守域，屬于 SGR 亞族； PpSGRL 基因 C 端突變失去多半胱氨酸保守域，屬于SGR-Like 亞族； PpSGR1 和 PpSGRL 都含有葉綠體信號肽，與梅親緣關系最近。 PpSGRs 在金麗桃不同組織和不同成熟階段果實中均有表達，其中 PpSGR1 與果實采后類胡蘿卜素的合成密切相關。藍光處理可快速抑制桃果實 PpPIF3 進而抑制 PpSGR1 的轉錄，促進貯藏前期果實中 PpPSY 的表達，提高類胡蘿卜素的合成和積累。同時，藍光處理可能通過促進桃果實內源乙烯合成，上調 PpSGR1 表達進而抑制 PpPSY轉錄水平，降低桃果實貯藏后期類胡蘿卜素的合成能力。 關鍵詞： 桃；果實；黃肉；藍光；類胡蘿卜素； SGR； PIF 中圖分類號： S 662.1 文獻標志碼： A 文章編號： 0513-353X（ 2018） 02-0229-10 PpSGRs Responsed to Blue Light and Affect Carotenoids Accumulation in Postharvest Yellow-flesh Peach Fruit SHEN Ziming1,2， XU Liwei2， SHI Liyu2， CHEN Wei2， and YANG Zhenfeng2,*（1College of Food Science and Technology， Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China；2College of Biological and Environmental Sciences， Zhejiang Wanli University， Ningbo， Zhejiang 315100， China） Abstract： In order to explore the mechanism of blue light promoting carotenoids accumulation in postharvest peaches（ Jinli ， yellow-flesh） ， PpSGR1 and PpSGRL were identified based on peach genome and analyzed by bioinformatics. Furthermore， the expression profile of PpSGR1 and PpSGRL in different tissues and developmental fruits and the effects of blue light treatment（ 40 mol · m-2· s-1） on PpSGR1 and PpSGRL expression were investigated in Jinli peach fruit during storage. Results showed that PpSGR1 possessed cysteine-rich motif and belonged to STAY GREEN subfamily， while PpSGRL belonged to STAY GREEN-like subfamily due to the mutation of cysteine-rich motif in C-terminal. PpSGR1 and PpSGRL both contained a chloroplast transit peptide in their N-terminal， and shared high similarity homology with Prunus mume. Expression pattern of PpSGR1 and PpSGRL differed significantly in peach Shen Ziming， Xu Liwei， Shi Liyu， Chen Wei， Yang Zhenfeng. PpSGRs responsed to blue light and affect carotenoids accumulation in postharvest yellow-flesh peach fruit. 230 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (2)： 229 238. tissues and developmental fruit， especially the expression of PpSGR1 was closely related to carotenoids accumulation in peach fruit. Blue light treatment suppressed PpPIF3 and resulted in a rapid depression of PpSGR1 expression， but up-regulated the transcription level of PpPSY， and promoted carotenoids accumulation in postharvest peaches during first 6 days storage. Meanwhile， blue light promoted ethylene production in postharvest peaches which up-regulated expression of PpSGR1， and resulted in the PpPSY repression and carotenoids accumulation. Keywords： peach； fruit； yellow-flesh； blue light； carotenoid； STAY GREEN； phytochrome- interacting factor 黃肉桃因果肉富含類胡蘿卜素成為國內外研究的焦點（ Caprioli et al.， 2009； Brandi et al.， 2011；Oliveira et al.， 2012；董新甜 等， 2015） 。類胡蘿卜素是果實中的重要色素之一，其合成代謝途徑已逐漸明晰（ Fraser et al.， 2002； Galpaz et al.， 2006） ， PSY（ phytoene synthase-1）所催化的八氫番茄紅素合成反應是類胡蘿卜素生物合成途徑的關鍵限速步驟（ Fraser et al.， 2007） 。因此，調控 PSY基因表達已成為了調節(jié)果實成熟過程中類胡蘿卜素積累的重要手段。 植物在生長發(fā)育和果實成熟過程中建立了一套復雜的光信號轉導網(wǎng)絡，通過光感受器、轉錄因子和信號分子之間的相互作用調控植物體內各項生命活動（ Jiao et al.， 2007） 。 PIFs（ phytochrome- interacting factors）轉錄因子家族是植物光調控網(wǎng)絡中重要的組成部分（ Lau & Deng， 2010） ，其中PIF3 在藍光信號轉導（ Xu et al.， 2016）和成熟衰老（ Song et al.， 2014）中均有重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，不同顏色的光可以通過調控韃靼蕎麥種子萌發(fā)時類胡蘿卜素合成基因的表達來促進類胡蘿卜素的積累（ Tuan et al.， 2013） ；不同強度的藍光照射，均能提高柑橘中 葉黃素、 隱黃質和類胡蘿卜素的積累量（ Zhang et al.， 2015） 。最近的研究發(fā)現(xiàn)， 40 mol · m-2 · s-1藍光處理能促進黃肉桃果實成熟（ Gong et al.， 2015） ，顯著提高采后黃肉桃果實中類胡蘿卜素含量（ Cao et al.， 2017） ，但其作用機制尚不清晰。 SGR（ STAY GREEN）基因普遍存在于高等植物中（ Armstead et al.， 2006； Ren et al.， 2007；Sato et al.， 2007） ，是參與葉綠素分解和植物葉片衰老的關鍵調控因子（ Sakuraba et al.， 2014b） 。在擬南芥中先后鑒定獲得了 AtSGR1（ Ren et al.， 2007） 、 AtSGR2（ Sakuraba et al.， 2014a）和 AtSGRL（ Sakuraba et al.， 2014b） ； OsSGR1、 OsSGR2（ Park et al.， 2007）以及 OsSGRL（ Rong et al.， 2013）也在水稻中被發(fā)現(xiàn)；在番茄（ Barry et al.， 2008） 、胡椒（ Barry et al.， 2008）和大豆（ Fang et al.，2014）中也發(fā)現(xiàn) 1 個或 2 個 SGR 家族基因。植物中 SGR 基因家族分為兩個亞族，一類是突變后使植物呈滯綠性狀且具有 STAY GREEN 結構域，并且 C 端含有保守多半胱氨酸結構的基因（ Barry et al.， 2008） ；另一類包含 SGR 保守域但是 C 端序列突變程度高，通常稱為 SGR-LIKE（ SGRL） ，功能與 SGR 基因類似（ Rong et al.， 2013） 。 Park 等（ 2007）的研究表明，水稻中 OsSGR1 和 LHCP（ light-harvesting chlorophyll binding protein）會在類囊體上形成聚合物，這種聚合物是葉綠素和LHCP 分解的前提條件； SGR 可以與葉綠素代謝相關酶 CCEs（ chl catabolic enzymes）和 LHCP形成一個多重復合體，在植物衰老過程中促進葉綠素的降解（ Sakuraba et al.， 2012， 2013） 。此外，Roca 等（ 2006）在甜椒中發(fā)現(xiàn)，有滯綠表型的品種在成熟期間類胡蘿卜素的積累變得極為緩慢。而在番茄中， SlSGR1 能與 SlPSY1 直接作用抑制類胡蘿卜素的合成（ Luo et al.， 2013） 。這表明， SGR家族基因可能參與調控果實成熟過程中類胡蘿卜素的生物合成。 本研究中以黃肉桃金麗果實為研究材料，通過與擬南芥中的 SGR 基因家族比對，從桃基因沈子明，徐利偉，施麗愉，陳 偉，楊震峰 . 黃肉桃中 PpSGRs 對藍光的響應及其對貯藏中類胡蘿卜素積累的影響 . 園藝學報， 2018， 45 (2)： 229 238. 231 組中篩選出 PpSGR1 和 PpSGRL 進行生物信息學分析，并通過 q-PCR 分析其在不同組織和發(fā)育階段果實及其在 40 mol · m-2 · s-1藍光處理果實中的表達， 以期明確其在藍光促進桃果實采后類胡蘿卜素積累中的重要作用。 1 材料與方法 1.1 材料及處理 金麗桃不同組織和發(fā)育階段果實均取自浙江省寧波市奉化水蜜桃研究所。分別采集花苞（ 2016 年 3 月 11 日） 、花（ 2016 年 3 月 25 日） 、葉芽（ 2016 年 3 月 25 日） 、葉（ 2016 年 3 月 25日） 、軟核期果實（ 2016 年 5 月 11 日） 、硬核期果實（ 2016 年 5 月 27 日）和硬熟期果實（ 2016 年 6月 8 日） 。樣品采集后 1 h 內運回實驗室，在液氮下研磨成粉末后置于 80 超低溫冰箱儲存?zhèn)溆谩? 選擇大小均勻，成熟度相對一致，無腐爛無損傷的硬熟期果實隨機分為兩組，每組 40 個，一組作為對照貯藏在 10 黑暗環(huán)境中， 另一組在 10 貯藏期間連續(xù)接受 40 mol · m-2 · s-1藍光處理。每組重復 3 次。貯藏期間每 3 d 取樣 1 次，果肉用液氮冷凍， 80 儲存?zhèn)溆谩? 1.2 桃果實類胡蘿卜素含量和乙烯釋放量測定 參考 Tuan 等（ 2013）的方法提取桃果實類胡蘿卜素，參考 Biehler 等（ 2010）的方法測定類胡蘿卜素總量。參考 Gong 等（ 2015）的方法，使用 GC-2014C 氣相色譜儀（島津，日本）測定桃果實乙烯釋放量。色譜柱 Rtx-5MS（ 30 m × 0.32 mm × 0.25 m） ，進樣口溫度 230 ， FID 檢測器溫度 270 ，柱溫 80 ，進樣量 5 mL，高純 N2作載氣。 1.3 桃果實 RNA 的提取和 cDNA 的合成 采用改進的植物 RNA 提取試劑盒（ Omega，美國）提取不同組織和果肉的總 RNA。洗脫前加入無 RNase 活性的 DNase（ Omega，美國）去除殘留的基因組 DNA，用 NanoDrop2000 核酸蛋白儀（ Thermo，美國）檢測總 RNA 的濃度，用 1.5%瓊脂糖電泳檢測總 RNA 的完整性。以總 RNA 為模板，采用 SuperRT cDNA 第一鏈合成試劑盒（ CWBIO，中國江蘇）合成 cDNA。 1.4 PpSGRs 鑒定和生物信息學分析 從 GDB 數(shù)據(jù)庫（ http： /www.plantgdb.org/PeGDB/）下載桃全基因組數(shù)據(jù)，構建本地 Blast 數(shù)據(jù)庫； 以擬南芥和番茄 SGR 家族基因成員作為靶基因， 執(zhí)行 PSI-Blast（ Position-Specific Iterated-BLAST）程序。 從 Pfam（ http： /pfam.xfam.org/） 上下載 STAY GREEN 結構域的隱馬爾可夫模型， 使用 Hmmer3.0軟件在桃基因組中執(zhí)行 Hmmsearch 程序。 去除所得序列中的重復部分， 在 NCBI-CCD（ https： /www. ncbi.nlm.nih.gov/Structure/bwrpsb/bwrpsb.cgi）中鑒定剩余基因的保守域結構，將含有 STAY GREEN結構域的基因留下做進一步分析。從 GDB 數(shù)據(jù)庫得到 PpSGRs 的氨基酸序列，使用 ClustalW 2 和GeneDoc 軟件對氨基酸序列進行比對分析。用 MEGA 7.0 鄰接法（ Neighbor-joining）構建系統(tǒng)進化樹分析，自展值（ bootstrap）設為 1 000。 利用 ExPASy 在線分析 PpSGRs 蛋白質基本性質，通過在線軟件 ChloroP1.1Server（ http： /www. cbs.dtu.dk/services/ChloroP/） 分析所含基因中葉綠體轉運信號肽。 以 TMHMM Server 2.0（ http： /www. cbs.dtu.dk/services/TMHMM/）預測蛋白的跨膜結構。利用 Predictprotein（ https： /www.predictprotein. org）在線分析蛋白二級結構及亞細胞定位。根據(jù)篩選到的序列從 GDB 數(shù)據(jù)庫中得到登錄號為Shen Ziming， Xu Liwei， Shi Liyu， Chen Wei， Yang Zhenfeng. PpSGRs responsed to blue light and affect carotenoids accumulation in postharvest yellow-flesh peach fruit. 232 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (2)： 229 238. ppa009788m 和 ppa010416m 的 PpSGRs 家族基因，用 Oligo 7 設計全長引物（表 1） ，以金麗桃果實的 cDNA 作為模板，進行 PCR 擴增， 1.5%瓊脂糖凝膠電泳驗證長度后送往華大基因測序。 表 1 相關基因全長引物及擴增特性 Table 1 Primer sequences and amplicon characteristics designed for the cloning of SGRs genes 基因 Gene name GDB 登錄號 GDB accession No. 引物序列（ 5 3） Forward and reverse primer sequence 退火溫度 / Annealing temperature 擴增子長 /bp Amplicon size PpSGR1 ppa009788m F： TTCACAGACAATAGACAACTC R： CACTCAGCCACAACTTC 55.2 834 PpSGRL ppa010416m F： TTCTGAGGCTGTTAGTCT R： AATGTGATAGGATGTAAGTTCT 51.1 753 1.5 實時熒光定量 PCR 分析 從 GDB 數(shù)據(jù)庫中獲得 PpSGR1 和 PpSGRL 的 mRNA 序列，運用 Beacon Designer 7 軟件設計q-PCR 引物 （表 2） ， 用 SYBR Green 染料法以 PpTEF2（ Tong et al.， 2009） 為內參基因， 分析 PpSGR1和 PpSGRL 在不同組織和發(fā)育階段果實及其在 40 mol · m-2 · s-1藍光處理果實中的表達。 q-PCR 程序設置： 95 初始變性 7 min， 95 保持 15 s，進行 39 個循環(huán)， 45 60 退火 30 s， 75 保持 15 s，每個樣品重復 3 次。所需引物見表 2。 表 2 實時熒光定量 PCR 引物序列及擴增特性 Table 2 Primer sequences and amplicon characteristics designed for q-PCR of genes 基因 Gene name GDB/NCBI 登錄號 GDB/NCBI accession No. 引物序列（ 5 3） Forward and reverse primer sequence 退火溫度 / Annealing temperature 擴增子長 /bp Amplicon size PpSGR1 ppa009788m F： TTCACAGACAATAGACAACTC R： CACTCAGCCACAACTTC 51.0 75 PpSGRL ppa010416m F： TTCTGAGGCTGTTAGTCT R： AATGTGATAGGATGTAAGTTCT 46.3 125 PpPSY ppa005962m F： TATTATGTTGCTGGGACTG R： GTGTTTGTGAGCTGATTCG 58.0 131 PpPIF3 ppa001899m F： GACTCCAATACCAACTCT R： TAACATCAGCACCATCT 48.3 88 PpTEF2 JQ732180 F： GGTGTGACGATGAAGAGTG R： TGAAGGAGAGGGAAGGTGA 59.0 129 2 結果與分析 2.1 PpSGRs 序列比對分析 綜合 PSI-BLAST、 HMMER 以及結構域的分析， 從桃基因組中獲得的 ppa009788m和 ppa010416m可能屬于 STAY GREEN 轉錄因子家族。通過與擬南芥中 AtSGR1、 AtSGR2 和 AtSGRL 序列比對分析發(fā)現(xiàn)， ppa009788m 與 AtSGR1 和 AtSGR2 具有較高的相似性，而 ppa010416m 與 AtSGRL 有較高的相似性（圖 1） 。 亞細胞定位預測發(fā)現(xiàn) ppa009788m 和 ppa010416m 蛋白均定位在葉綠體內。 葉綠體轉運多肽的檢測結果表明， ppa009788m 的葉綠體轉運多肽長為 40 個氨基酸殘基， 切割位點在第 41 位的丙氨酸上；ppa010416m 的葉綠體轉運肽長 49 個氨基酸殘基，切割位點在第 50 位的纈氨酸。葉綠體轉運多肽的檢測與亞細胞定位預測的結果一致，說明 ppa009788m 和 ppa010416m 蛋白會被轉運至葉綠體。ppa009788m 和 ppa010416m 都擁有高度保守的 STAY GREEN 保守域，且 ppa009788m 的 C 端蛋白沈子明，徐利偉，施麗愉，陳 偉，楊震峰 . 黃肉桃中 PpSGRs 對藍光的響應及其對貯藏中類胡蘿卜素積累的影響 . 園藝學報， 2018， 45 (2)： 229 238. 233 含有與 AtSGR1 和 AtSGR2 高度相似的富含半胱氨酸的保守域。 圖 1 桃果實 PpSGRs 基因家族與擬南芥 AtSGRS 氨基酸序列比對圖 Fig. 1 Alignment of the deduced amino acid sequence of PpSGRs with AtSGRs 2.2 PpSGRs 聚類分析 為了進一步確定篩選基因與 SGR 家族基因的關系，選擇模式植物擬南芥、番茄、玉米、水稻、大豆、煙草的 SGR 家族基因編碼的氨基酸序列，以及親緣關系較為接近的薔薇科植物梨、蘋果、梅的 SGR 家族基因編碼的氨基酸序列，與篩選出的 PpSGR1 和 PpSGRL 構建進化樹。由圖 2 可知，植物中 SGR 家族基因分為 SGR 亞族和 SGRL 亞族，這兩個亞族的基因擁有高度相似的保守域，但是 SGRL 亞族缺失了一段富含半胱氨酸的保守域。 桃果實中 ppa009788m 屬于 SGR 亞族， ppa010416m則屬于 SGRL 家族，因此分別命名為 PpSGR1 和 PpSGRL。桃果實 SGRs 與其他薔薇科植物 SGRs同屬于一個聚類，與梅（ Prunus mume）親緣關系最近。 圖 2 PpSGRs 和其他植物 SGRs 的系統(tǒng)進化關系 Fig. 2 Phylogenetic relationship between PpSGRs and other SGRs proteins Shen Ziming， Xu Liwei， Shi Liyu， Chen Wei， Yang Zhenfeng. PpSGRs responsed to blue light and affect carotenoids accumulation in postharvest yellow-flesh peach fruit. 234 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (2)： 229 238. 2.3 PpSGR1 和 PpSGRL 蛋白基本信息 對 PpSGR1 和 PpSGRL 全長測序，并比對基因組序列發(fā)現(xiàn)金麗桃果實中 PpSGR1 和 PpSGRL序列與其在桃基因組中的序列一致。 PpSGR1 編碼 277 個氨基酸組成的蛋白質多肽，預測分子量為31.28 kD，等電點為 8.05； PpSGRL 編碼 250 個氨基酸組成的蛋白質多肽，預測分子量 28.47 kD，等電點 8.65（表 3） 。跨膜結構預測發(fā)現(xiàn)， PpSGR1 和 PpSGRL 蛋白不含跨膜結構，不屬于跨膜蛋白。 表 3 PpSGE1 和 PpSGRL 蛋白基本信息 Table 3 Basic information related to PpSGRs proteins 蛋白 Protein 氨基酸長度 /aa Amino acid length 分子量 /kD Molecular weight親水性平均系數(shù) GRAVY 等電點 pI 分子式 Molecular formula PpSGR1 277 31.28 0.386 8.05 C1409H2177N383O401S12PpSGRL 250 28.47 0.114 8.65 C1290H2009N343O360S122.4 PpSGR1 和 PpSGRL 時空表達分析 由圖 3 可知， PpSGR1 和 PpSGRL 在金麗桃不同組織和不同成熟階段果實中均有表達，但存在顯著差異。 PpSGR1 在花中表達量最高，在果實中隨著發(fā)育進程表達量逐漸增強，這表明桃果實中 PpSGR1 可能參與調控成熟衰老。 PpSGRL 在金麗桃葉芽中表達量遠高于其他組織，但在果實發(fā)育期間無顯著變化。硬熟果實中 PpSGR1 表達水平顯著高于 PpSGRL，表明 PpSGR1 可能在桃果實成熟中起重要作用。 圖 3 不同組織和發(fā)育階段果實中 PpSGR1 和 PpSGRL 的表達 * 代表花苞中 PpSGRs 在 P < 0.01 水平與其他組織基因表達的差異顯著。 Fig. 3 Expression profile of PpSGR1 and PpSGRL in different tissues and developmental fruits * indicates that the values are significantly different at the level of P < 0.01. 2.5 藍光對桃果實采后貯藏期間類胡蘿卜素含量及乙烯釋放的影響 與對照果實相比， 40 mol · m-2 · s-1藍光處理顯著提高了貯藏期間桃果實中類胡蘿卜素的含量，貯藏 12 d 時達到 7.46 g · g-1FW。整個貯藏期間，對照果實的類胡蘿卜素總量雖然隨著貯藏時間的延長略有增加，但顯著低于藍光處理果實（圖 4， A） ，這表明藍光處理能誘導采后金麗桃果實類胡蘿卜素的合成和積累。 與對照果實相比，藍光處理 9 d 以后顯著提高桃果實乙烯釋放速率（圖 4， B） ，表明藍光能促進采后果實乙烯合成。 沈子明，徐利偉，施麗愉，陳 偉，楊震峰 . 黃肉桃中 PpSGRs 對藍光的響應及其對貯藏中類胡蘿卜素積累的影響 . 園藝學報， 2018， 45 (2)： 229 238. 235 圖 4 藍光處理對桃果實后熟過程中類胡蘿卜素積累總量（ A）及乙烯釋放速率（ B）的影響 *和 *分別代表對照果實在 P < 0.05 和 P < 0.01 水平與藍光處理果實存在顯著差異。 Fig. 4 Effects of blue light treatment on the total carotenoids contents（ A） and ethylene production（ B） in postharvest peaches * and * indicate that the values are significantly different at the level of P < 0.05 and P < 0.01， respectively. 2.6 藍光處理對 PpSGR1、 PpSGRL、 PpPIF3 及 PpPSY 表達的影響 藍光處理桃果實 PpSGR1 表達水平隨貯藏時間的延長而提高（圖 5） ，在貯藏前期顯著低于對照組，貯藏 15 d 時極顯著高于對照果實，對照果實 PpSGR1 表達量在整個貯藏期間變化較小。對照果實 PpSGRL 的表達在桃果實貯藏前 3 d 略有上升，然后隨著貯藏時間的延長不斷下降，但藍光處理的果實 PpSGR1 在整個貯藏期間顯著高于對照組，這表明藍光處理能誘導采后桃果實 PpSGRL 的表達，維持貯藏過程中其較高的表達水平。同時，藍光處理能顯著提高貯藏 3 d 后果實中 PpPSY 的表達水平，卻顯著抑制貯藏前期果實中 PpPIF3 的表達。 圖 5 藍光處理對 PpSGR1、 PpSGRL、 PpPIF3 和 PpPSY 表達的影響 *和 *分別代表對照果實在 P < 0.05 和 P < 0.01 水平與藍光處理果實存在基因表達的顯著差異。 Fig. 5 Effects of blue light treatment on the expression of PpSGR1， PpSGRL， PpPIF3 and PpPSY in postharvest peaches * and * indicate that the values are significantly different at the level of P < 0.05 and P < 0.01， respectively. Shen Ziming， Xu Liwei， Shi Liyu， Chen Wei， Yang Zhenfeng. PpSGRs responsed to blue light and affect carotenoids accumulation in postharvest yellow-flesh peach fruit. 236 Acta Horticulturae Sinica， 2018， 45 (2)： 229 238. 3 討論 滯綠現(xiàn)象一直是植物生理領域研究的熱點問題， 其中由 SGR 家族基因突變引起的植物滯綠現(xiàn)象近幾年來得到廣泛研究（ Thomas & Howarth， 2000； Armstead et al.， 2006； Zhou et al.， 2011；Charoenchongsuk et al.， 2015） 。本試驗中以擬南芥和番茄等模式植物中已確定的 SGR 家族基因為模板，從桃基因組中篩選獲得了 PpSGR1 和 PpSGRL。生物信息學分析發(fā)現(xiàn)， PpSGR1 和 PpSGRL 的 C端都具有葉綠體轉運肽的基本特征，并且包含 C 端和 N 端都極其保守的 STAY GREEN 結構域，表明 PpSGR1 和 PpSGRL 都能夠在葉綠體中參與葉綠素降解。同時， PpSGR1 含有在其他植物中已確定 SGR 亞家族所具有的多聚半胱氨酸結構，而 PpSGRL 則因丟失多聚半胱氨酸結構導致 C 端突變。 本研究中， PpSGR1 在 金麗 桃花中的表達量最高，這與擬南芥中 SGR1 的表達（ Ren et al.，2007）相似；隨著果實發(fā)育和成熟， PpSGR1 表達量不斷升高，與 SlSGR1 在番茄果實成熟期間的表達一致， 這表明 PpSGR1 可能與 SlSGR1 一樣在果實成熟過程中發(fā)揮作用 （ Hu et al.， 2011） 。 與 PpSGR1相比， PpSGRL 在 金麗 桃不同組織和不同發(fā)育階段果實中的表達量較低； PpSGRL 在葉芽中的表達相對較高，且與 PpSGR1 形成互補表達，這與 SGR1 和 SGRL 在水稻中的表達情況（ Rong et al.，2013）相似，表明 PpSGR1 和 PpSGRL 可能在 金麗 桃不同組織和果實成熟期間發(fā)揮作用。在水稻和大豆上的研究發(fā)現(xiàn)， SGRL 基因是獨立于 SGR1 基因產生作用的（ Bell et al.， 2015） ，這可能是 金麗 桃果實中 PpSGRL 表達量顯著低于 PpSGR1 的重要原因。 已有的研究表明， SGRs 對葉綠素（ Park et al.， 2007； Sakuraba et al.， 2014b）和類胡蘿卜素（ Luo et al.， 2013）的合成代謝均有調控作用，但 SGRs 對外源光信號的響應卻不清晰。本研究表明， 40 mol · m-2 · s-1藍光處理能顯著抑制貯藏前 6 d金麗桃果實中 PpSGR1 和 PpPIF3 的表達，抑制PpSGRL 表達水平的下降，提高果實采后貯藏期間類胡蘿卜素含量。研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥 AtPIF3 能結合在 AtSGR1 的啟動子上促進其表達（ Song et al.， 2014） ；而藍光處理則能快速分解 AtPIFs（ Toledo-Ortiz et al.， 2010） ，導致結合 AtSGR1 啟動子的 AtPIFs 減少，進而抑制 AtSGR1 的表達。上述結果表明， 藍光處理可能通過光信號傳導分解 PpPIF3， 抑制貯藏前 6 d金麗 桃果實中 PpSGR1的表達。同時，藍光處理能促進柑橘（ Ma et al.， 2011）和桃（ Cao et al.， 2017）果實中 PSY 基因的表達，提高果實中類胡蘿卜素合成與積累。因此，藍光處理促進金麗桃果實采后貯藏前期類胡蘿卜素積累可能與抑制 PpSGR1 表達和促進 PpPSY 表達有關。 本研究中，藍光處理 6 d 后，果實中 PpSGR1 表達快速上升， PpSGRL 和 PpPSY 表達水平逐漸下降，類胡蘿卜素繼續(xù)積累，這可能與藍光處理作為一種光脅迫因子促進桃果實內源乙烯合成有關（ Gong et al.， 2015） 。擬南芥中的研究表明，乙烯可以迅速誘導 AtSGR1 的表達（ Qiu et al.， 2015） ；并且強光、鹽脅迫和干旱等環(huán)境脅迫因子能誘導擬南芥 AtSGR1 表達（ Sakuraba</p>
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