PyNAC在梨果实花青苷合成过程中的功能研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

梨原产我国，其适应性强，是仅次于苹果、柑橘的第三大果树，在世界范围内也广泛种植，具有重要的经济价值。我国的梨树种植无论在栽培面积还是产量上都居世界首位，然而在国际市场的竞争力却较弱，这与梨生产大国的地位极不相称，究其原因主要是我国的梨果实外观品质较差，品种单一，难以满足国际化市场的需求。可见，对梨外观品质的提升和改良一直是我国科研人员和消费者关注的重点科学问题，同时也成为基础科学领域的研究重点和始终不变的主题。

我国梨属种质资源按果皮颜色划分有绿皮梨（包括绿色、黄色、绿黄色、黄绿色等）、褐皮梨（包括绿褐色、黄褐色、红褐色、褐色等）和红皮梨（包括部分着红色、全面着红色）等3种类型。梨果实外观品质是影响市场价值的重要因素，红皮梨因其鲜艳夺目的颜色和独特艳丽的外观，备受育种者和消费者的青睐；同时研究表明，梨的果皮着红色主要是花青苷在表皮细胞的合成与积累所致^[1]（maria etal., 1995），而花青苷还具有抗氧化、预防疾病等营养保健功能。再加上外形美观，因此，红皮梨在发展休闲观光果园和现代都市农业中具有广阔的前景^[2]。

据报道，果实的颜色主要由花青素、叶绿素和类胡萝卜素三大成分组成^[3]。同一果实中可能存在多种色素成分，其色泽主要由各种色素的含量及比例决定^[4]。在大多数果实的幼果期，果皮底色为绿色，因此幼果常常表现为绿色。随着果实不断的发育，果皮底色随着叶绿素的逐渐降解开始慢慢转淡或消失，与此同时果实的表色，如黄色、橙色、红色等，开始逐渐显现出来，花青素是使果皮呈现红色的主要色素。但当今市场上所销售的梨品种主要还是以绿皮和褐皮为主，红皮品种较为少见，这种现状更加促使优质红皮梨的选育成为未来梨新品种选育的主要目标。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

本项目基于西洋梨‘早红考密斯’及其绿色芽变品种的转录组测序结果，筛选出3个在红绿果皮组织中差异表达且表达量与果实发育过程中花青苷含量正相关的nac转录因子（pynac4、pynac72、pynac100）。通过对瞬时转化后植株的生理性状及花青苷合成相关基因表达量的分析，验证其是否能调控花青苷的代谢过程，从而研究这些基因在梨果皮色泽性状表现及花青苷合成过程中的功能。

我们将在已开展的nac基因家族分析鉴定的基础上，对以上3个重要候选基因开展功能研究，有望挖掘到调控花青苷合成的重要功能基因，为开展性状遗传改良提供优异基因资源。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

1.观察法

瞬时过表达载体转化至烟草和梨果皮之后，要对其表型进行观察分析。根据研究目的去直接观察被研究对象的过程中，能够扩大我们的感性认识，导致新的发现。

4. 研究创新点

梨的果皮色泽受多种因素影响，且每种因素的变化都会导致果实的品质出现差异。

本研究项目将明确nac转录因子对梨果皮花青苷合成的功能。

获得的重要功能基因将为梨果实的品质性状遗传改良提供理论依据、技术手段和基因资源，对发掘优质种质资源具有重要意义。

5. 研究计划与进展

研究计划：

2019年6月：播种，获取烟草组培苗。

2019年7月-8月：对nac转录因子进行克隆，构建过表达载体。