昆虫取食对食用竹笋挥发性香味物质代谢的影响

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中文摘要：竹笋有很长的食用和栽培历史，其口感鲜嫩且营养丰富，兼具食用、药用价值，还具有保健功效。我国竹资源丰富，竹笋及其加工产品畅销国内外。香气是果蔬感官品质的重要影响因素之一，是由多种挥发性香气成分协同决定的，对商品等级和消费者的接受度有很大的影响。近些年，随着食品风味化学、代谢和基因组学的发展，有关果蔬香味成分物质的研究有了较大的进展。但国内外有关竹笋香味物质成分鉴定及竹笋香味合成途径的研究报道较少。本文以了解竹笋主要芳香物质的种类以及昆虫取食对竹笋香味的影响为目的，利用动态顶空采样结合GCMS技术分析了昆虫取食前后慈竹、绵竹竹笋挥发成分并进行比较，并利用转录组测序和实时荧光定量PCR技术对竹笋中与芳香物质合成相关的基因及昆虫取食对其表达的影响进行了研究。现总结如下： 1、分别从正常慈竹笋、绵竹笋挥发物中鉴定出12种、9种挥发性成分，醛类物质的种类和含量均最丰富；两种竹笋共有成分7种，按相对含量高低依次为：对羟基苯甲醛、棕榈酸、苯甲醛、对甲氧基苯甲醛、棕榈酸甲酯、对乙烯基愈创木酚、2-戊基呋喃。结合风味化合物阈值分析，推测醛类物质对竹笋香味的贡献最大，且对羟基苯甲醛、对甲氧基苯甲醛、苯甲醛、对乙烯基愈创木酚、2-戊基呋喃可能是竹笋特有清香味的主要呈香物质。 2、分别从昆虫取食后的慈竹笋、绵竹笋挥发物中鉴定出10种、17种挥发性成分，虫食后慈竹笋挥发成分新增6种，绵竹笋新增12种；虫食引起两种竹笋挥发成分均发生明显变化，表现为醛类物质相对含量大幅降低，而酚类和醚类物质相对含量大幅升高，但仍以芳香族化合物为主。 3、转录组测序结果表明，昆虫取食调控慈竹笋共1112个基因差异表达，约占所有表达基因的3.32%，其中表达水平变化在2至8倍的有493个，占DEGs总数的44.3%，有多于一半的差异表达基因转录水平变化增加或降低了8倍以上。差异表达基因转录水平上调的有941个，下调的有171个。 4、通过转录组数据挖掘，筛选到可能与植物挥发物合成相关的基因189个，与苯及苯丙烷类化合物合成相关的基因数目最多，共71个，与氨基酸衍生物合成相关的基因有50个，与萜烯类物质合成相关的基因有41个，涉及脂肪酸衍生物合成的基因有27个。其中，受昆虫取食基因表达量上调的有106个，下调的有83个，但大多数表达量差异不显著。根据转录组结果，昆虫取食造成16个基因表达量显著上调，具体包括3个慈竹笋PAL基因、2个OMT基因、1个4CL基因、1个CM基因、3个LOX基因、3个OPR基因、1个AKR4C9基因、1个BCE基因以及1个ADC基因；2个OMT基因表达量显著下调。 5、结合慈竹笋挥发成分测定结果推测，comp11115_seq1、comp11939_seq1、comp1009_seq0、comp7818_seq0、comp3718_seq0、comp37363_seq1等6个可能是对乙烯基愈创木酚等芳香酚类合成的关键基因，这些基因表达量上调引导致了慈竹笋芳香酚类物质含量的增加；醚类物质可能来源于苯丙氨酸等氨基酸衍生物，基因comp7675_seq2、comp15337_seq0可能与昆虫取食后竹笋中酚、醚类挥发物的含量升高有关；基因comp13076_seq0表达量的上调可能是昆虫取食后慈竹笋中醛类物质含量大幅降低的原因；comp24094_seq2、comp23618_seq0和comp27196_seq0是茉莉酸合成途径中关键酶的编码基因。 6、通过qRT-PCR对筛选出的7个竹笋香味物质合成基因表达量的分析发现，6个基因在昆虫取食胁迫下均能被显著诱导表达，且表达量显著上调，1个基因表达量下调但差异不显著，表明昆虫取食的确对香味物质合成相关基因有调控作用，导致慈竹笋挥发物成分发生改变。试验结果与转录组测序结果一致，证明转录组数据可信。

作者：

龙文聪

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关键词：

食用竹笋昆虫取食芳香物质成分鉴定香味合成途径

授予学位：

硕士

学科专业：

食品科学与工程

导师：

杨瑶君

学位年度：

2018

学位授予单位：

西华大学

语种：

中文

中图分类号：