摘要
虎皮病是苹果在低温贮藏中后期极易发生的一种生理性病害，给产业带来了严重的经济损失。‘澳洲青苹’（Malus x domestica var''Granny Smith''）是世界上著名的绿色苹果品种，具备优良的品质和良好的耐贮性，既是口感极佳的鲜食果品，又是加工苹果汁的首选品种。然而该品种在低温贮藏后期和货架期会出现典型的虎皮病症状，严重影响其商品价值。因此，本研究以‘澳洲青苹’苹果果实为试材，通过石蜡切片、透射电镜和扫描电镜观察虎皮病发病过程中细胞组织结构的变化，通过转录组与代谢组联合分析虎皮病发病过程中果皮的转录和物质代谢差异，以期揭示虎皮病的发病机理。主要研究结果如下： 1.对低温贮藏后转入货架期的‘澳洲青苹’苹果从表型及细胞学水平研究发现，虎皮病病症于果皮的偏黄面萼端气孔处开始出现，紧接着病斑面积迅速扩展并连接成片状；此后随着发病程度的加重，果皮凹陷加深，皮下细胞颜色逐渐变成褐色。此外，角质层凹陷程度、表皮及皮下细胞排列松散无序程度、褐变层数与发病程度呈现正相关；同时蜡质层出现撕裂纹，叶绿体的形态也从规则的长椭圆形逐渐变得肿胀，基质及基粒片层排列逐渐表现为无序且疏散。 2.通过GC-MS和LC-MS从代谢水平进行分析，共检测到了37种挥发性物质和32种酚类物质，通过PCA等分析发现α-法尼烯、共轭三烯醇、己酸甲酯、儿茶素、表儿茶素、根皮苷、金丝桃苷、芦丁和绿原酸等代谢物与虎皮病的发生密切相关。 3.本研究中差异基因共15,364个。PCA和HCA分析表明，采收期样本与采后样本以及健康果实与发病果实样本中的基因表达谱具有明显差异。差异基因主要富集于萜类化合物和聚酮类化合物代谢通路（包括萜骨架生物合成和倍半萜和三萜生物合成等）、和次生代谢物生物合成（包括类黄酮生物合成、黄酮和黄酮醇生物合成和苯丙素生物合成等）通路。 4.基于代谢组与转录组数据通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）联合分析发现，MEblue和MEyellow模块与虎皮病的发生率呈正相关，且与α-法尼烯、CTols、MHO、儿茶素、表儿茶素、绿原酸、金丝桃苷、根皮苷和芦丁等代谢物呈高度的相关性。MEblue和MEyellow模块的基因显著富集到酚类物质代谢和萜烯类生物合成途径，其中PAL、C3H、HCT和HMGR等与酚类物质及挥发性物质合成相关的基因在健康组织（L80）与发病果皮组织（LB80）存在差异；另外以酚类物质为底物的多酚氧化酶（PPO）和漆酶（LAC）的基因表达量在健康组织（H、L30、L50、L80）与发病果皮组织（LB80）均存在显著差异。MdLAC基因的连接度高于上述其它基因，因此推测该基因与‘澳洲青苹’苹果虎皮病的发生高度相关。 5.过表达MdLAC基因显著降低了虎皮病差异标志物芦丁、金丝桃苷、根皮苷的含量，据此推测MdLAC基因能够通过降低上述物质的含量，使得‘澳洲青苹’苹果虎皮病的病情指数高于对照组。
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