金柑(Citrus japonica,曾名为Fortunella japonica)原产于中国,是芸香科柑橘属一种常绿灌木或小乔木。其果实风味独特,深受消费者喜欢。前期研究中,课题组在福建尤溪发现了一株果实基本无油胞的金柑实生变异,其典型特点为果皮极为光滑、极少甚至没有油胞、果皮色泽明亮、果肉分室不明显(暂名为滑皮金柑)。为揭示该突变体果实品质形成的机制,本研究对滑皮金柑和尤溪金柑果实品质相关指标等进行了测定;分析了不同生长发育时期两种金柑果实类胡萝卜素与类黄酮含量的变化及相关基因的表达情况;对两种金柑的叶绿体基因组进行了组装和比较;利用RNA-Seq对不同生长发育时期的两种金柑果实进行了比较转录组学分析并对差异表达基因(DEGs)显著富集的途径相关生理指标(如:植物激素含量、纤维素含量、全钙含量等)进行了测定验证。本研究的主要结果如下:1.滑皮金柑和尤溪金柑果实品质比较滑皮金柑果实的可食率为97.09%,总糖含量为36.41 mg/g,可溶性固形物含量为12.68%,均显著高于尤溪金柑。果实色泽参数测定结果表明,滑皮金柑果皮的L值和b值显著高于尤溪金柑,而a值显著低于尤溪金柑。果实质地指标测定结果显示,两种金柑果实质地差异显著,滑皮金柑果实的硬度、脆性、弹性、胶着性和咀嚼性等指标都极显著高于尤溪金柑,而粘附性显著低于尤溪金柑。2.滑皮金柑和尤溪金柑类胡萝卜素和类黄酮代谢比较研究两种金柑果实果皮和果肉中的类胡萝卜素含量均随着果实成熟升高。两种金柑果皮中类胡萝卜素代谢相关基因,如PSY、PDS、ZDS、CRTISO、LCYe、HYb和ZEP等的表达随着果实成熟总体呈上升趋势,并与胡萝卜素含量存在显著正相关。两种金柑果皮类黄酮含量随果实成熟逐步降低,而果肉中的类黄酮含量呈先升后降的趋势。此外,两种金柑果皮中类黄酮代谢相关基因的表达差异较大。除花后90天的果实外,滑皮金柑果皮medicine containers类胡萝卜素与类黄酮含量均极显著高于尤溪金柑。花后180天滑皮金柑果实果皮的类胡萝卜素和类黄酮含量分别为0.221 mhttps://www.selleck.cn/products/r428.htmlg/g和22.08 mg/g,分别为尤溪金柑的1.66倍和1.85倍。3.滑皮金柑果实突变性状形成的分子机制分别组装了尤溪金柑和滑皮金柑的叶绿体基因组,发现两种金柑的叶绿体基因组无差异,说明滑皮金柑突变性状的形成与叶绿体无关。进一步利用RNA-Seq研究了花后90、120和150天的两种金柑果实转录组差异。总计鉴定获得1823个DEGs,其中大部分DEGs在滑皮金柑中下调表达。GO富集结果显示:这些DEGs显著富集在生物学过程、代谢过程、氧化还原过程、有机酸代谢、羧酸代谢和含氧酸代谢等GO条目上。KEGG富集分析结果显示,涉及次生代谢产物的生物合成、氨基酸的生物合成、植物激素信号转导和植物-病原互作等途径的DEGs显著富集。值得注意的是:不同成熟阶段的两种金柑果实中存在140个共有DEGs,它们主要涉及细胞壁的合成、钙离子结合、细胞程序性死亡、植物激素的合成、类黄酮和类胡萝卜素合成、脂类代谢、抗逆防御等途径,暗示它们在滑皮金柑果实品质性状形成中发挥重要作用。4.DEGs显著富集途径相关生理生化指标的测定验证基于转录组测序结果,对两种金柑中鉴定获得的DEG显著富集途径的相关生理生化指标进行了测定验证。结果显示:内切-β-1,4-葡聚糖酶(Cx)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)和几丁质酶活性在两种金柑中的变化趋势整体较为一致。其中,两种金柑果实GST活性的差异最大,花后150天的滑皮金柑GST活性是尤溪金柑的2.31倍。果胶酯酶(PE)和苯丙氨酸解氨酶(PAL)在两种金柑中呈相反的变化趋势。花后150天的滑皮金柑果实中除全钙含量外,可溶性蛋白、纤维素、类黄酮、类胡萝卜素等物质的含量都显著高于尤溪金柑。花后90、120和150天的两种金柑果实中生长素(IAA)和玉米素(ZT)含量差异很小,而脱落酸(A获悉更多BA)、赤霉素(GA_3)、玉米素核苷(ZR)、水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)含量差异显著。其中,滑皮金柑果实中的SA、ZR、ABA和JA含量均显著高于尤溪金柑。滑皮金柑果实中JA含量更是一直处于较高水平,花后90天的果实中JA含量最高,约为同时期尤溪金柑的3.49倍。此外,滑皮金柑中的GA_3含量显著低于尤溪金柑且一直处于极低水平。综上:滑皮金柑品质整体优于尤溪金柑。滑皮金柑油胞的消失可能与PCD相关基因的下调表达有关系。Cx和PE活性差异暗示它们通过影响分泌腔的形成继而在油胞形成过程中发挥作用,同时它们可能与两种金柑果实质地差异有关。此外,滑皮金柑果实SA、JA、PAL和GST等指标显著高于尤溪金柑,这可能与果实的抗逆性有关。