[00138909]枸杞果实糖代谢相关基因发掘及调控机理研究

一、立项背景和任务来源 宁夏枸杞是我国宝贵的“药食同源”型植物资源, 我国药典收载的唯一药用枸杞植物。随着近代医学对枸杞药理成分的深入研究及人们对健康的新认识,枸杞消费量迅速增加,种植面积和范围逐年扩大。枸杞已成为我国西部农业发展的朝阳产业。虽然枸杞产业已有长足发展,但也暴露出一系列问题,主要表现为活性成分含量降低,商品等级率下降、农残超标等问题。一方面是枸杞产区的粗放栽培管理技术造成;另一方面主要原因是品种退化导致了抗性降低,从而直接影响着果实品质下降。针对这些问题,2011年“宁夏枸杞果实发育期光合同化物运转及分配对干旱应答机制研究”获得国家基金支持（编号31060104）;2013年“枸杞蔗糖代谢关键酶基因及其调控果实糖积累的机制研究”获得自治区基金支持（NZ13125）;2014年“枸杞果实多糖积累的分子调控机理研究”获得宁夏农林科学院科技创新先导资支持（编号NKYJ-14-07）。 二、研究目的 本研究基于国家枸杞资源圃保存的丰富的资源材料,从枸杞果实品质形成基础物质-糖入手,全面系统开展不同基因枸杞果实糖组成与含量测定,分析果实发育过程中转录组差异表达基因,研究枸杞果实发育过程中与糖代谢关键基因调控机理,解析关键调控基因的生物学功能。其研究为揭示枸杞果实糖积累机制,加快枸杞品质改良进程提供理论参考和基因资源。 三、主要论点与论据 阐明了不同类型枸杞果实糖组分变化及积累的规律,阐明了枸杞果实发育过程中果糖与葡萄糖含量与糖代谢相关基因表达量的关系,发掘并克隆了枸杞果实糖代谢的4个关键基因,解析了其编码蛋白的氨基酸序列,构建了LbAI基因高效原核表达载体,初步阐明了枸杞果糖代谢的分子调控机理。 四、创见与创新 综合用生理生化、转录组学、分子生物学、生物信息学等方法,全面系统解析了枸杞果实糖积累、代谢和调控机理,丰富并深化了枸杞糖代谢的基础理论;筛选出的高糖种质材料,明确其种质果实发育过程中糖含量显著差异时期,为枸杞糖代谢的组学研究提供宝贵材料和切入点。 五、社会经济效益 通过系统分析比较不同类型枸杞果实发育过程中果实糖积累特征,挖掘枸杞糖代谢关键基因,解析关键克隆关键调控功能。其研究思路与研究方法为全面解析枸杞果实代谢网络打下良好的研究基础,也为开展其他代谢提供良好范例。 本研究筛选到了高果糖种质材料,具有适应性好,稳产的特性,是选育高果糖枸杞品种的优良材料,也是研究枸杞果糖遗传特性的最佳材料,应用前景广阔。 六、存在的问题 枸杞糖代谢组学方面的分析目前参考数据大多为模式植物库,本研究约有一半Unigeneme没注释到,枸杞糖代谢的深度挖掘还有待于在枸杞基因组公布后再分析。