摘要
草莓(Fragaria×ananassaDuch.)是蔷薇科草莓属多年生草本植物，果实色泽鲜艳、香气浓郁、酸甜可口，具有种植周期短、采收期长、经济效益高的特点，是一种经济价值、营养价值均较高的小浆果。目前，草莓果实风味品质研究正在不断地深入，但栽培草莓品种繁多，风味物质复杂，且不同风味和品质的草莓新品种不断育成，因此，系统评价不同栽培草莓的果实品质、明确其划分标准，进而筛选综合性状优良的品种，并针对具有特色风味的草莓资源，弄清其主要风味物质合成的生理机制，具有十分重要的理论意义和实践价值。本文以多种栽培草莓为试材，通过检测其成熟期可溶性糖、有机酸、花色苷、果实香气等指标进行品质评价，并划分甜酸口味及香气类型，挖掘特异资源。在此基础上，进一步对具有特色香气的‘桃熏’草莓果实进行转录组测序，获得果实发育过程中的基因表达谱系，筛选差异表达基因，并从中挖掘与‘桃熏’草莓特异“桃味”相关的基因，为栽培草莓特色风味物质合成的分子机制研究奠定理论基础。主要结论如下: 1.以15种国内外栽培草莓品种为材料，对成熟期果实进行可溶性糖、有机酸、花色苷含量的检测分析。结果表明:15种草莓成熟期果实中的各组分可溶性糖和有机酸含量占比趋势相同，但其绝对含量之间存在差异。15种草莓成熟期果实中总糖含量在31.86mg/-58.62mg/g之间，均以果糖含量最高，占到总糖含量的43％-54％，并整体呈现果糖＞葡萄糖＞蔗糖，发现其比值受品种间的影响较小。‘雪香’(最高)的总糖含量约为’艳丽’(最低)的1.84倍。总酸含量在3.99mg/g-7.89mg/g之间，其中柠檬酸为主要有机酸，占比居49％-75％，绝大多数品种苹果酸＞草酸，‘雪香’品种中草酸＞苹果酸。花色苷含量检测发现，白色品种(‘雪香’、‘白雪公主’)＜粉色(‘桃熏’)＜红色品种，总含量之间存在明显差异，仍均以天竺葵素-3-葡糖苷(Pg3G)为主要花色苷组分，占比达到53％-89％，‘京桃香’中Pg3G含量最高，为127.01ug/g。矢车菊素-3-葡糖苷(Cy3G)也是另一种重要的草莓花色苷，但其含量明显少于Pg3G，‘圣诞红’中含量最高，但仅为34.78μg/g。通过糖酸比和甜度值，将15种草莓依据果实酸甜风味进行了分组划分，白色(‘雪香’、‘白雪公主’)、粉色(‘桃熏’)均属风味较好，‘红玉’、‘京藏香’、‘艳丽’、‘宁玉’和‘幸香’味淡，甜味占主导。 2.以16种国内外栽培草莓品种为材料，对成熟期果实的挥发性化合物进行检测及分析。结果表明:16种成熟期草莓共鉴定了68种挥发性有机化合物(VOCs)，其中酯类挥发性化合物种类最多，酯类物质总含量也最高，醇类和醛类次之，酮类最少。16个草莓品种中共有的挥发性成分有8种，分别是丁酸甲酯、己酸甲酯、乙酸己酯、γ-十二内酯、己醛、E-2-己烯醛、DMMF和己酸;此外，己酸乙酯、辛酸甲酯、芳樟醇和橙花叔醇在12个品种中均检测到较高的含量。同时，通过各VOC的阈值及绝对含量计算出其对应香气值，在VOC香调描述及建立的主要挥发性组分(PVC)谱基础上，判定草莓品种的特征香气组分并划分出4种香气类型:Peachy、Pineapple、Fruity、Floral。 3.以‘桃熏’草莓四个发育时期(绿果期、绿转白、白果期、成熟期)的果实为材料，发现挥发性化合物呈现持续上升趋势，且在白果期到成熟期加剧。同时，酯类和醛类物质持续上升，醇、酮和酸类化合物呈现“先下降后上升”趋势。通过转录组测序，构建了45435个基因组成的基因表达谱。发现其中高丰度基因包括12SseedstorageproteinCRA1-like基因，cruciferinPGCRURSE5-like基因，脂质转移蛋白EARLI1，类金属硫蛋白基因(metallothionein-like protein)。相邻发育过程的差异表达分析共筛选出9921个差异表达基因(DEG)，其中290个DEG为三个比较组所共有。针对290个共有DEG进行聚类，发现140个绿果期高表达基因聚为一类，且随着果实发育持续下调，与之相反的是，86个成熟期高表达基因聚为一类，主要表现为持续上调。GO富集分析发现分子功能一级条目下的蛋白异源二聚体活动(GO:0008061)，锌离子结合(GO:0008270)，ATP二甲基烯丙基转移酶活性(GO:0009824)等层级分子条目显著富集。KEGG富集发现酯类、黄酮类、萜类和糖酸类的合成通路以及上游的戊糖磷酸、碳代谢等基本代谢通路均显著活跃，尤其是酯类合成相关通路和其中关键酶被显著富集。在此基础上，挖掘了果实品质相关的转录因子，发现了13个转录因子家族包括22个转录因子，除了常见的NAC、GRF、WRKY、bHLH、MADS-box和ERF家族，还有IAA27蛋白、PIF4蛋白、ZAT10锌指蛋白、GT4蛋白和DOF1.2蛋白等，这些候选基因是后续开展果实品质相关基因功能研究的重要切入点。
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