摘要
葡萄是重要的果树树种之一，其挥发性香气含量是衡量葡萄果实口感与风味的重要指标，葡萄果实的香气受到品种特性、遗传特性、栽培管理措施等多方面因素影响。萜烯类香气物质中的单萜组分是影响葡萄玫瑰香味（Muscat flavour）的重要指标，其在葡萄果实中的代谢差异一直是近些年的研究热点。葡萄地域分布广泛，种质资源多样且亲缘关系复杂，不同种属葡萄果实之间巨大的香气类次生代谢物的差异为葡萄香气性状研究提供了丰富的实验材料。从代谢水平上对葡萄种质资源进行香气评价以及从分子调控水平上对玫瑰香味形成机理进行探究对葡萄产业发展意义重大。本研究首先对不同品种，不同发育时期以及不同自交后代的葡萄进行香气定性与定量分析，研究初步确定了葡萄玫瑰香味的决定成分是芳樟醇和香叶醇等单萜醇类香气物质。然后对单萜合成及水解通路相关基因进行家族分析，并结合转录组和 BSA 混池测序验证筛选出芳樟醇合成酶基因 VvTPS56 及单萜类糖基转移酶基因 VvUGT85A1 和VvUGT88B1 可能直接参与葡萄果实自由态或糖苷结合态单萜的合成，进而调控葡萄果实的玫瑰香风味。本研究对筛选到的相关基因进行功能表征分析，证明了这几个基因对单萜的合成及代谢具有重大影响，主要结果如下： 1. 选择‘阳光玫瑰’、‘宝满’、‘美人指’等不同芳香类型葡萄品种为试验材料，对这些葡萄品种果实芳香类型进行分类，通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）结合添加内标实验测定其香气种类和含量，并结合主成分分析确定了玫瑰香味的关键成分为单萜类物质，结合单一组分的气味活性值确定了芳樟醇，香叶醇，trans-氧化玫瑰是‘阳光玫瑰’，‘亚历山大’，‘东方之星’，‘意大利’等葡萄果实单萜类物质的重要成分并影响其玫瑰香味，且不同种类的单萜类化合物在‘阳光玫瑰’葡萄果实中的积累时期不同。 2. 分析‘阳光玫瑰’葡萄自交后代成熟期果实主要香气组分的遗传特点，发现芳樟醇和香叶醇的相对含量在其子代果实中有明显的分离表现，且这两个单萜组分在其子代葡萄果实中的相对含量呈正相关(R=0.58, Plt;0.001)。 3. VvTPS56基因参与了葡萄果实芳樟醇，香叶醇和橙花叔醇的合成。对不同发育时期葡萄果实进行转录组测序，结果显示VvTPS56是葡萄果实中表达量最高的萜类合成酶基因且 VvTPS56 在不同发育时期的表达水平与单萜组分的积累模式之间具有很高的正相关性。葡萄萜类合成酶（TPS）家族进化树分析表明其属于TPS-g亚家族，亚细胞定位显示VvTPS56定位在叶绿体上，基于体外大肠杆菌（E.coli）表达的重组蛋白活性检测显示VvTPS56可利用GDP为底物，合成芳樟醇和香叶醇。能以FDP为底物，合成橙花叔醇，基于烟草瞬时表达结果表明VvTPS56参与了芳樟醇，香叶醇及橙花叔醇的生物合成。 4. 单萜类糖基转移酶基因VvUGT85A1和VvUGT88B1参与了糖苷态芳樟醇和香叶醇的合成，根据‘阳光玫瑰’自交子代葡萄果实中芳樟醇和香叶醇相对含量的分离表现建立了DNA混池，通过对亲本（P）及两个子代池（A和B）的测序结合生物信息学分析，共找到了884个SNP候选位点和283个InDel候选位点，这些位点基因可能与葡萄果实中芳樟醇和香叶醇的含量直接相关，对关键位点基因 VvUGT85A1 和VvUGT88B1 的进一步体外功能研究发现单萜类糖基转移酶 VvUGT85A1 和VvUGT88B1直接作用于糖苷态芳樟醇和香叶醇的合成。
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