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芒果果肉中含有类胡萝卜素、叶绿素等烯萜类物质,它们赋予了芒果丰富的营养价值和果实颜色。香叶基香叶基焦磷酸合成酶(GGPPS)是类胡萝卜素等烯萜类物质代谢的关键限速酶,其产物GGPP(geranylgeranyl pyrophosphate)是类胡萝卜素等下游代谢物质的共同前体。本研究以金煌、贵妃、椰香、红玉和台农的果肉为研究材料,采用生理学、生物化学、分子生物学的相关技术,研究GGPPS基因对后熟过程中果肉类胡萝卜素积累的调控机制。取得以下研究结果。1.采用RACE技术,从芒果果肉中克隆了 GGPPS基因,其cDNA理论全长为1247 bp,开放阅读框全长为1113bp,编码369个氨基酸。该基因与蔷薇GGPPS(AAM21639.1)氨基酸序列同源性为78%,氨基酸序列分析表明该序列含有两个DDx(2-4)D保守基元(FARM和SARM)和一个CxxxC基元,聚类结果表明此基因与其它物种的GGPPS大亚基聚在一起,故推测其在芒果中编码GGPPS大亚基,因此命名为MinGGPPSlsu。基因结构分析表明,MinGGPPSlsu没有内含子。构建亚细胞定位质粒瞬时转化烟草叶片,通过实时共聚焦显微镜观察该基因定位于叶绿体。采用RACE技术,从芒果果肉中克隆了GGPP 基因,其cDNA理论全长为1298bp,开放阅读框全长为1005bp,编码333个氨基酸。与近缘物种印楝GGPPSssu(KM108317)氨基酸序列同源性为83%,该基因氨基酸序列含有一个DDx(2-4)D保守基元和一个CxxxC基元,聚类时此基因与其它物种的GGPPS小亚基聚在一个显著的独立枝,故推测其在芒果中编码GGPPS小亚基,因此命名为MinGGPPSssu。基因结构分析表明,MinGGPPSssu有515bp的内含子。构建亚细胞定位质粒瞬时转化烟草叶片,通过实时共聚焦显微镜观察该基因定位于叶绿体。2.选择金煌、贵妃、椰香、红玉和台农的未熟果和成熟果为材料,通过基因表达量和总类胡萝卜素的测定,结果表明这5个品种的成熟果果肉中MinGGPPSlsu的表达量和总类胡萝卜素的含量均远远高于未熟果果肉。以成熟果果肉颜色差异较大的红玉和椰香的成熟过程的6个阶段的果肉为实验材料,通过基因表达量和类胡萝卜素的测定与相关性分析,结果表明两个品种的6个阶段的MinGGPPSlsu的表达量与总类胡萝卜素的含量显著正相关,MinGGPPSssu的表达量与类胡萝卜素的含量不相关。暗示MinGGPPSlsu在果肉后熟过程中参与类胡萝卜素的合成,其作用机理有待于进一步研究。3.椰香果实成熟过程中果肉颜色由白转橙,红玉果实成熟过程中果肉颜色由白转黄。通过高效液相色谱法对β-胡萝卜素和番茄红素检测,结果如下:椰香和红玉果实成熟过程的六个阶段果肉中的β-胡萝卜素均呈上升趋势且与MinGGPPSlsu表达量正相关,同阶段椰香果肉中的β-胡萝卜素普遍高于红玉;椰香在阶段5和6检测到番茄红素,红玉中没有检测到番茄红素。本研究初步揭示了 GGPPS基因对后熟过程中果肉类胡萝卜素积累的影响。通过对芒果GGPPS的研究为果肉类胡萝卜素的积累提供实验支持,并为生产上芒果果实成熟期与类胡萝卜素等烯萜类物质的调控提供理论依据。