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        桃果實(shí)糖代謝研究進(jìn)展

        2019-01-05 01:14:22葉正文李雄偉馬亞萍蘇明申周京一杜紀(jì)紅
        上海農(nóng)業(yè)學(xué)報 2019年4期
        關(guān)鍵詞:山梨醇果糖蔗糖

        葉正文,李雄偉,馬亞萍,劉 盼,蘇明申,周京一,杜紀(jì)紅

        (1上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院林木果樹研究所,上海201403;2南京農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,南京210095;3上海市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心,上海201103)

        桃[Prunus persica(L.)Batsch]是薔薇科李屬植物,適應(yīng)性強(qiáng),栽培范圍廣,營養(yǎng)價值高,深受廣大消費(fèi)者喜愛。長久以來,桃育種家們一直致力于改良桃果實(shí)品質(zhì)相關(guān)性狀,如外觀品質(zhì)(果實(shí)大小、色澤)、質(zhì)地(硬度)及貨架期,并選育出一系列優(yōu)良品種,但隨著消費(fèi)者需求的日益多元化,歐美國家對桃的消費(fèi)水平依然呈下降趨勢,其原因主要是桃果實(shí)風(fēng)味品質(zhì)沒有得到有效改善,貨架期長的硬肉桃品種普遍存在風(fēng)味較淡的特征。果實(shí)風(fēng)味是鮮食桃最重要的品質(zhì)指標(biāo),由果實(shí)中的糖、有機(jī)酸、芳香物質(zhì)等決定[1]。甜酸風(fēng)味則主要由果實(shí)內(nèi)可溶性糖和有機(jī)酸的含量及比例決定。研究表明,桃果實(shí)的糖酸比為6.5—19.4,當(dāng)比值在7.5—8.5時,果實(shí)風(fēng)味最好[2]。低品質(zhì)的桃果實(shí)果糖含量較低,而山梨醇和葡萄糖含量則較高。因此,選育高甜品種,滿足果品市場及消費(fèi)者的需求,已成為桃育種者、生產(chǎn)者的首要目標(biāo)。果實(shí)糖代謝機(jī)理是果實(shí)品質(zhì)形成的關(guān)鍵,一直是桃果實(shí)研究的熱點(diǎn),也為調(diào)控果實(shí)風(fēng)味和培育更好風(fēng)味的育種研究提供可能。對當(dāng)前桃果實(shí)糖代謝合成、基因調(diào)控及影響因子等研究進(jìn)展進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié),對目前存在的問題和未來開展的工作進(jìn)行探討,可以為通過栽培措施來改善桃果實(shí)糖酸比或選育高甜新品種提供理論依據(jù)。

        1 桃果實(shí)中的糖組分及代謝合成

        桃果實(shí)內(nèi)的可溶性糖主要是蔗糖、葡萄糖、果糖和山梨醇,其種類、含量及比率是決定桃內(nèi)在品質(zhì)和商品價值的重要因素[3]。成熟桃果實(shí)中最主要的糖組分是蔗糖,占總糖含量的40%—85%,其次為葡萄糖和果糖占10%—25%,山梨醇則少于10%。桃果實(shí)中其他糖組分還包括麥芽糖、異麥芽糖、半乳聚糖、棉子糖、木糖、海藻糖、巖藻糖、甘油以及多元醇肌醇半乳糖苷等,其中棉子糖和半乳聚糖是與應(yīng)激保護(hù)相關(guān)的關(guān)鍵抗氧化劑分子,其含量隨桃品種不同有差異[4]。桃果實(shí)發(fā)育過程中總糖含量會不斷上升,發(fā)育早期主要積累淀粉,到第二次快速膨大期主要積累己糖(果糖和葡萄糖),其后則以蔗糖積累為主,蔗糖積累一直持續(xù)到果實(shí)成熟階段,最后在采后貯藏過程中保持穩(wěn)定或稍有下降。山梨醇在整個生長發(fā)育期的含量均較低,并在硬核期到第二次快速膨大期過渡時達(dá)到最大值,在果實(shí)成熟過程中逐漸降低。不同品種桃果實(shí)中葡萄糖和果糖的比例不同,但基本范圍為0.8—1.0[5]。

        植物葉片產(chǎn)生的光合產(chǎn)物大部分以蔗糖或山梨醇的形式進(jìn)行運(yùn)輸,經(jīng)韌皮部長途運(yùn)輸后,卸載到發(fā)育過程中的果實(shí)內(nèi),然后在相關(guān)酶的作用下,進(jìn)行一系列代謝及跨膜運(yùn)輸,轉(zhuǎn)化為蔗糖、果糖或葡萄糖積累在果實(shí)中,產(chǎn)生不同的風(fēng)味[6]。桃果實(shí)糖代謝途徑主要是山梨醇途徑,山梨醇是主要的光合產(chǎn)物,也是主要的運(yùn)輸和可溶性貯藏物質(zhì),受光合作用的影響很大,同時因其向葡萄糖和果糖的轉(zhuǎn)化過程活躍,造成山梨醇、葡萄糖、果糖三種物質(zhì)的含量在果實(shí)發(fā)育過程中不穩(wěn)定,一直處于波動的狀態(tài)。山梨醇向葡萄糖、果糖的轉(zhuǎn)化主要由6-磷酸山梨醇脫氫酶、山梨醇氧化酶、山梨醇脫氫酶、酸性轉(zhuǎn)化酶等酶進(jìn)行調(diào)控[7],蔗糖的積累則主要由蔗糖合成酶、蔗糖轉(zhuǎn)化酶和蔗糖磷酸合成酶調(diào)控。Desnoues[8]等測定了山桃‘P1908’×普通桃‘Summergrand’、山桃‘P1908’×普通桃‘Zephyr’兩個BC1群體的106份雜交后代果實(shí)的果糖/葡萄糖比率及相關(guān)酶活性,發(fā)現(xiàn)1/4的后代是低果糖/葡萄糖比率,年份間酶活性差異顯著,且代謝物積累速率與酶活性之間相關(guān)性較差,推翻了酶活性直接控制桃果實(shí)糖含量的假設(shè);低果糖型桃研究表明,此類桃蔗糖含量相對較高,可能果糖激酶活性高,中性轉(zhuǎn)移酶活性低相關(guān),這項(xiàng)工作為全面研究糖代謝在桃果實(shí)發(fā)育中的作用機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

        2 桃果實(shí)糖積累的關(guān)鍵酶和基因研究

        2.1 果糖合成代謝關(guān)鍵酶及相關(guān)基因

        大多數(shù)高等植物中,蔗糖是從源到庫運(yùn)輸?shù)闹饕问剑M(jìn)入庫器官后,蔗糖被轉(zhuǎn)化酶分解為葡萄糖和果糖或由蔗糖合成酶分解為UDPG和果糖[9-11]。果糖進(jìn)一步代謝前需要果糖激酶或己糖激酶進(jìn)行磷酸化。果糖激酶是果糖磷酸化的主要酶,在庫組織的分配和代謝中起到至關(guān)重要的作用[12]。此外,果糖激酶還可以作為植物的己糖感受器和信號分子,通過影響植物生活周期來調(diào)控代謝和生長發(fā)育[13]。果糖激酶基因?qū)儆趐fkB碳水化合物激酶家族,這些基因的ATP與糖結(jié)合的區(qū)域高度保守[14]。最近,Desnoues等[15]開發(fā)了糖代謝的動力學(xué)模型,清晰地解釋了10個種間雜交組合后代在基因型和年度間的變化,同時也論證了果糖激酶親和力的差異可能導(dǎo)致低果糖-葡萄糖比率表型的假設(shè)。

        2.2 蔗糖代謝關(guān)鍵酶及相關(guān)基因

        蔗糖是成熟桃果實(shí)主要的糖類物質(zhì),是控制桃果實(shí)甜風(fēng)味的重要成分,蔗糖在果實(shí)發(fā)育過程中呈逐漸增加趨勢,并在采前30—50 d呈快速積累[16]。與蔗糖代謝、積累密切相關(guān)的酶主要是蔗糖合成酶(SS)、蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(SUT)、轉(zhuǎn)化酶(Inv)和1,6-二磷酸果糖脂酶(FBPase)[17-18]。SS具有合成和分解蔗糖的雙重活性,桃果實(shí)SS與蔗糖積累的季節(jié)性變化研究表明SS活性與蔗糖積累呈正相關(guān),在桃成熟過程中主要表現(xiàn)為合成動力,調(diào)控桃果實(shí)在后期發(fā)育階段的蔗糖合成[19-20]。相似結(jié)果表明,果實(shí)發(fā)育過程中,桃果實(shí)中蔗糖含量的增加伴隨有SS活性的升高和較低程度的SPS活性的升高[21]。目前已分離到桃蔗糖合成酶基因家族有6個成員,GenBank登錄號分別為JQ412752、KJ493331、KJ493332、KJ493333、KJ493334、KJ49333[22]。SPS是催化蔗糖合成的關(guān)鍵酶,研究表明果實(shí)成熟過程中蔗糖的積累和SPS活性的升高密切相關(guān)。Zhang等[23]分離并克隆了6個與蔗糖代謝酶相關(guān)的基因,其核苷酸序列與從其他植物分離的相應(yīng)基因具有高度的相似性,且這些基因的表達(dá)和相關(guān)酶的活性隨著組織和果實(shí)發(fā)育階段而變化,表明酶活性和相關(guān)基因表達(dá)存在顯著相關(guān)性。蔗糖的降解主要是由Inv催化,根據(jù)反應(yīng)pH的不同,Inv又可分為:中性轉(zhuǎn)化酶、酸性轉(zhuǎn)化酶和堿性轉(zhuǎn)化酶。桃的蔗糖轉(zhuǎn)化酶活力在幼果期較高,隨著果實(shí)的發(fā)育和蔗糖的積累迅速降低,之后隨著果實(shí)發(fā)育和蔗糖積累,活性下降[24];該酶在果實(shí)成熟期活性降低則有利于果實(shí)中蔗糖的積累[25]。盡管如此,水解酶在維持庫強(qiáng)、保證蔗糖的不斷輸入中起著重要作用。同時,蔗糖可作為呼吸基質(zhì)被利用,這也是維持庫強(qiáng)的因子之一,在幼果期這兩種作用尤其突出[26]。

        2.3 山梨醇代謝關(guān)鍵酶及相關(guān)基因

        山梨醇(Sorbitol)是一種糖醇,其最早發(fā)現(xiàn)于薔薇科植物歐洲花楸的果實(shí)中[27]。在木本薔薇科植物中,山梨醇是樹皮等貯藏器官的可溶性碳水化合物的主要形式[28-29]。它是由G6P經(jīng)6-磷酸醛糖還原酶(A6PR)、6-磷酸山梨醇磷酸酯酶(S6Pase)等一系列酶催化而成。同時G6P也是蔗糖合成途徑的調(diào)控底物,可激活SPS。源葉中同時也發(fā)生山梨醇的降解,由山梨醇脫氫酶(SDH)催化降解為果糖,由山梨醇氧化酶(SOX)催化降解為葡萄糖,代謝的山梨醇貯存于液泡中或細(xì)胞的自由空間中。果實(shí)發(fā)育早期,細(xì)胞分裂和細(xì)胞壁形成時,可用山梨醇作為呼吸基質(zhì),運(yùn)來的產(chǎn)物不斷被消耗,有利于使果實(shí)保持較高的庫強(qiáng);發(fā)育后期,山梨醇降解加快,滲透勢下降,也能保證庫強(qiáng)的存在。

        桃果實(shí)不論在幼果期還是成熟期SDH的活性都很?。?0],但在桃果實(shí)發(fā)育過程中對山梨醇代謝起重要作用,在成熟果實(shí)中SDH活性的增強(qiáng)受轉(zhuǎn)錄基因的調(diào)控[31]。而桃果實(shí)中SOX活性在幼果中活性高,隨后開始下降,在成熟階段又有所上升。Bianco等[32]發(fā)現(xiàn),SDH在中果皮中活性較高,而SOX在內(nèi)果皮中的活性較高。在幼果生長期,栽培桃‘大久?!ぶ猩嚼娲己空w趨勢高于野生桃,SDH和SOX的活性低于野生桃,說明在幼果生長期,栽培桃中果皮內(nèi)的山梨醇代謝較野生桃弱[33]。山梨醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(SOT)是運(yùn)輸山梨醇的關(guān)鍵酶,其結(jié)構(gòu)和功能的研究對山梨醇的運(yùn)輸有重要的作用。但目前對山梨醇轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的研究還很有限,其作用機(jī)理和功能還不清楚。SOT1、SOT5等基因的表達(dá)水平在不同桃品種之間存在顯著差異,且與果實(shí)的糖含量存在著一定的相關(guān)性,它們可能是控制果實(shí)可溶性糖積累的候選基因[34]。

        3 影響桃果實(shí)糖含量的內(nèi)外因素

        影響桃果實(shí)糖含量的因素很多,不僅包含其不同品種自身的遺傳因素,還受外界栽培條件的影響:如光照、溫度、栽培地點(diǎn)、肥水管理、修剪程度及砧木等。Brooks等[35]連續(xù)兩年對不同桃品種群及Allgold、Goldilocks兩個栽培品種進(jìn)行糖含量分析,發(fā)現(xiàn)不同年份間桃果實(shí)果糖、葡萄糖、山梨醇、可溶性固性物濃度差異很大。Wu等[36]研究了來自法國農(nóng)業(yè)科學(xué)院兩個不同地區(qū)147個桃品種的糖、酸含量,發(fā)現(xiàn)其果實(shí)糖含量與栽培環(huán)境及自身基因型顯著相關(guān)。

        3.1 遺傳控制機(jī)理

        作為多基因控制的復(fù)雜數(shù)量性狀,果實(shí)糖相關(guān)的QTL定位已在草莓、蘋果、甜櫻桃、杏等多個物種上報道,并在薔薇科物種中表現(xiàn)出高度共線性。研究者們通過構(gòu)建不同的雜交群體,對桃上幾種主要的可溶性糖相關(guān)的QTL進(jìn)行了定位,最早利用‘Bailey’和‘Suncrest’的F2群體將5個與己糖含量相關(guān)的QTL定位到了遺傳圖譜上,但由于所用標(biāo)記沒有整合到李屬植物國際參考圖譜上,其QTL在圖譜上的位置無法進(jìn)行比較作圖。1999年,Dirlewanger等[37]利用‘Ferjalou Jalousia’(低酸普通桃)和‘Fantasia’(高酸油桃)的F2群體,將控制蔗糖含量的QTLs定位在LG5、LG6上,控制葡萄糖含量的QTL定位在LG8上,控制果糖含量的QTLs定位在LG3、LG4、LG5上。Quilot等[38]利用普通栽培桃(‘Summergrand’,黃肉油桃)和山桃(‘P1908’,低糖)雜交后回交兩代所獲得的BC2群體進(jìn)行QTL定位,將控制桃果實(shí)果糖和葡萄糖含量的QTL位點(diǎn)定位在LG2、LG4和LG7上,控制總糖含量的2個QTL位點(diǎn)定位在LG1上,控制蔗糖含量的QTL定位在LG7上。Desnoues等[39]利用普通桃(‘Summergrand’)和山桃(‘P1908’)的BC2群體進(jìn)行不同成熟期桃果實(shí)糖及相關(guān)酶相關(guān)位點(diǎn)的QTL分析,發(fā)現(xiàn)酶活性相關(guān)的QTL位點(diǎn)和代謝產(chǎn)物的QTL位點(diǎn)在遺傳連鎖圖譜上存在共同的座位。同時該研究也證明了果實(shí)發(fā)育過程中QTL效應(yīng)的不穩(wěn)定性對果實(shí)育種會產(chǎn)生重大影響,需要更多的研究來驗(yàn)證這些QTL的候選基因并揭示它們的功能。

        近期,美國科學(xué)家通過全基因組關(guān)聯(lián)分析手段,對遺傳變異較大并具有代表性的桃種質(zhì)資源進(jìn)行基因分型,將與可溶性固形物相關(guān)的QTLs定位到LG6中部和LG7底部。而目前,與桃果實(shí)糖含量相關(guān)的QTL定位主要利用法國‘Ferjalou Jalousia’(低酸普通桃)בFantasia’(高酸油桃)和‘Summergrand’בZephyr’兩個F2雜交群體進(jìn)行,并發(fā)現(xiàn)了多個位點(diǎn)與其相關(guān)。但僅有少數(shù)QTLs在兩個群體上的重復(fù)性較好。其中一個與蔗糖含量相關(guān)的主效QTL定位在LG5。與葡萄糖、果糖、山梨醇含量相關(guān)的QTLs主要在LG4、LG5、LG6上,這些QTL位點(diǎn)的定位對候選基因的定位及連鎖標(biāo)記在分子輔助育種中的應(yīng)用奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。

        3.2 激素對桃果實(shí)糖含量的影響

        植物激素在植物生長過程中扮演著重要的角色:從花的形態(tài)發(fā)生到坐果、果實(shí)生長、果實(shí)成熟及采后保鮮貯藏各個環(huán)節(jié)[40-42]。激素的調(diào)節(jié)作用可能在基因表達(dá)的不同水平上(轉(zhuǎn)錄、翻譯和翻譯后)調(diào)節(jié)與糖代謝相關(guān)的關(guān)鍵酶和運(yùn)輸糖的載體[7]。朱世明等[43]發(fā)現(xiàn)貯藏15 d時噴施外源乙烯能更好的保持桃果實(shí)的SSC含量、VC含量和總糖含量。10—15 mol/L ABA處理不僅可以促進(jìn)桃果肉對山梨醇、果糖和葡萄糖的吸收,其中尤其以對山梨醇吸收的促進(jìn)作用最為明顯,還可以抑制山梨醇的外流[44]。赤霉素、細(xì)胞分裂素等植物激素能提高可溶性固形物和總糖含量,降低酸度以及提高糖酸比例,其主要原因是激素在調(diào)節(jié)植物體內(nèi)營養(yǎng)向果實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)方面起很大作用。低溫5°C冷藏前,將桃果實(shí)在熱空氣中處理3 d,或?qū)eJA蒸氣以10μmol/L處理24 h,然后在5℃下保存,均會提高冷藏過程中桃果實(shí)的蔗糖含量及蔗糖磷酸合酶基因SPS表達(dá)水平,降低酸性轉(zhuǎn)移酶AI基因表達(dá)水平,提高果實(shí)抗冷害能力[45]。

        3.3 其他和糖積累相關(guān)的研究

        灌溉、采后人工氣調(diào)下儲存、光照、水脅迫、修剪、鉀元素和果實(shí)套袋都可以影響桃果實(shí)中糖的積累和代謝。光照充分、晝夜溫差大及土壤適度缺水均可提高果實(shí)的含糖量。Thakur[46]等研究了‘Spring Bright’和‘Summer Bright’兩個油桃品種在虧缺灌溉(DI)后桃果實(shí)生長中糖分和有機(jī)酸含量的響應(yīng),發(fā)現(xiàn)33%DI處理后兩個桃品種在果實(shí)成熟過程中總糖和蔗糖含量均有所增加。土壤水分虧缺后,‘Spring Bright’品種在開花后72 d,葡萄糖水平都有所升高,直到果實(shí)成熟葡萄糖水平開始降低;‘Summer Bright’品種的葡萄糖含量均有所增加。Kobashi等[47]對桃樹進(jìn)行水脅迫處理,從而分析果實(shí)中糖積累和脫落酸之間的關(guān)系。在中等強(qiáng)度的水脅迫(-0.8 MPa)下,果實(shí)中山梨醇、蔗糖和總糖水平及山梨醇氧化酶的活性均提高,然而在高強(qiáng)度水脅迫(-1.1 MPa)下,水脅迫的植株和對照植株沒有什么不同。水脅迫可以誘導(dǎo)果實(shí)ABA的增加,繼而激發(fā)山梨醇代謝速率加快。

        Kumar等[48]對‘Flordasun’‘Flordaking’和‘Saharanpur Prabhat’3個桃品種進(jìn)行輕度、中度、重度和未修剪四個處理比較,發(fā)現(xiàn)3個品種的糖酸比受到修剪水平的影響不顯著,而‘Flordasun’的果實(shí)重量、果實(shí)大小、可溶性固形物、糖和酸的含量顯著增加?!瓼lordaking’和‘Saharanpur Prabhat’幾乎全部理化特性都受修剪程度的影響,中度和重度修剪的處理表現(xiàn)更好。

        近年來,桃、油桃等果樹的設(shè)施栽培面積和產(chǎn)量增長很快,但設(shè)施栽培條件下,樹體經(jīng)常處在弱光環(huán)境中,嚴(yán)重影響了果實(shí)品質(zhì),表現(xiàn)為果實(shí)含糖量降低和風(fēng)味變淡等。遮光處理降低了桃果實(shí)整個發(fā)育過程中AI、SS、NI和SPS的活性,同時減少果實(shí)中果糖和蔗糖含量。延長光照時間對果實(shí)含糖量沒有明顯影響,但在果實(shí)發(fā)育的某些階段對果實(shí)中SS和SPS活性有顯著影響。Wang等[49]用1.44 kJ/(m2·d)強(qiáng)度的紫外線B照射溫室中桃品種‘Lumi’,其結(jié)果表明,在桃果實(shí)第二次快速生長期之前用紫外線B輻射桃果實(shí)可以增加溫室中蔗糖和山梨醇含量。果實(shí)套袋處理也可改變果實(shí)生長發(fā)育的光照、濕度和溫度微環(huán)境,并可避免外界環(huán)境的不利因素,減少病蟲害侵襲和農(nóng)藥殘留,改善果實(shí)外觀品質(zhì)。但套袋在改善果實(shí)外觀品質(zhì)的同時,對果實(shí)品質(zhì)也有不良影響。采用塑料膜袋、牛皮紙袋、單層遮光袋、報紙袋進(jìn)行套袋的‘瑞光油桃’的可溶性固形物含量較自然光照下的果實(shí)降低0.5%—1.5%[50],在‘燕紅’桃上的試驗(yàn)也得到了類似的結(jié)果[51]。

        鉀可以調(diào)控糖代謝過程相關(guān)合成酶、氧化還原酶和轉(zhuǎn)移酶等的活性,從而調(diào)節(jié)相應(yīng)的生理過程[52]。張新生等[53]研究發(fā)現(xiàn),設(shè)施栽培條件下,幼果期和著色前噴施KH2PO4均顯著提高了‘艷光’油桃果實(shí)中蔗糖代謝酶活性,增加了桃果實(shí)中蔗糖含量,但對葡萄糖和果糖含量無明顯影響,說明KH2PO4處理是通過全面提高果實(shí)中蔗糖代謝酶活性,起到提高庫強(qiáng)作用,從而增加果實(shí)含糖量。土壤中充足的有效態(tài)N也有利于果實(shí)總糖含量的增加,過量施氮延遲了桃果實(shí)的成熟,導(dǎo)致收獲時蔗糖和蘋果酸降低。

        桃果實(shí)采后貯藏條件也會影響糖代謝,在貯藏過程中,蔗糖含量保持恒定或稍微降低,而己糖增加或減少,具體取決于品種和貯藏條件[54]。桃果實(shí)的裂核與糖代謝也具有密切的關(guān)系。裂核果在發(fā)育后期,自身的代謝出現(xiàn)紊亂,而且裂核果在果核處易形成大量的愈傷組織,愈傷組織的形成是激素與糖等物質(zhì)共同作用的結(jié)果,因此,與正常果相比,裂核果在發(fā)育后期糖代謝相關(guān)酶的活性表現(xiàn)出明顯差異[55]。另外,糖分含量的相對恒定受環(huán)境和基因型共同調(diào)控。但是,環(huán)境如何影響酶和酶基因表達(dá)水平仍有待闡明。

        4 展望

        提高桃果實(shí)感官品質(zhì)一直是新品種選育的重要目標(biāo)之一。目前,果實(shí)感官品質(zhì)的改良主要在于提高其含糖量和甜味,為此,近20年來國內(nèi)外也選育出一系列高糖新品種來滿足消費(fèi)者需求。而隨著果品市場需求的日益多元化,桃果實(shí)消費(fèi)并未隨果實(shí)糖度的升高而增加。同時,桃作為木本植物,童期長,栽培過程中占地面積大,育種周期長,勞動力成本高,大大降低了育種效率,傳統(tǒng)育種手段在現(xiàn)代都市農(nóng)業(yè)中的弊端日漸突出,必須開發(fā)新型的育種技術(shù),提高育種效率。

        研究桃果實(shí)的糖代謝機(jī)制,不僅有重要的理論意義,而且在生產(chǎn)中也能得以應(yīng)用。人們對桃果實(shí)的糖代謝路徑及相關(guān)酶的活性研究已取得了一定成就,鑒于任何果樹的性狀實(shí)質(zhì)上都是基因調(diào)控的,因此有必要從分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和基因組學(xué)角度研究基因?qū)μ夜麑?shí)糖積累的調(diào)控作用。綜上,未來桃果實(shí)糖代謝研究應(yīng)該重點(diǎn)從以下方面開展工作:(1)從糖代謝的完整調(diào)控網(wǎng)絡(luò)著手,利用基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)及蛋白質(zhì)組學(xué)相結(jié)合的方法挖掘果實(shí)糖積累的候選基因及轉(zhuǎn)錄因子,并使用體外蛋白和酵母表達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行基因及調(diào)控因子的功能驗(yàn)證。(2)不斷開發(fā)新的表型分析方法或模型,逐步消除性狀評價過程中環(huán)境或基因與環(huán)境互作的影響。同時在分析桃果實(shí)糖評價機(jī)制中,考慮單一成分如“蔗糖”、“果糖”和“葡萄糖”含量的同時,增加對“果糖/葡萄糖”及“糖/酸”比值,因后者更能反應(yīng)桃的風(fēng)味品質(zhì)。(3)‘上海水蜜’作為世界優(yōu)質(zhì)桃的鼻祖,在美國、歐洲、我國衍生出一系列高甜濃香的新品種,從系譜分析的角度分析‘上海水蜜’及其優(yōu)異后代在高甜性狀的遺傳特性,更能闡釋桃果實(shí)糖代謝的遺傳調(diào)控機(jī)理。(4)目前,桃上還未建立完善的遺傳轉(zhuǎn)化體系,因而很難對基因組或轉(zhuǎn)錄組中挖掘的性狀相關(guān)基因或轉(zhuǎn)錄因子進(jìn)行功能驗(yàn)證,考慮選擇草莓和李等同類屬植物進(jìn)行功能快速驗(yàn)證。

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