中国樱桃[Cerasus pseudocerasus(Lindl.)G.Don],隶属蔷薇科(Rosaceae)李亚科(Prunoideae)樱属(Cerasus Mill.),是起源于我国的特色核果类果树。中国樱桃果实色泽鲜艳,风味浓郁,是当前都市农业、农旅融合发展的理想Cobimetinib分子量果树种类。然而,中国樱桃生产中,普遍存在果皮薄、质地较软、不耐储运的问题,成为限制中国樱桃鲜果产业发展的瓶颈之一。培育硬度较高、口感适宜的中国樱桃优异品种是拓宽中国樱桃冷链运输范围,延长中国樱桃果实货架期的重要目标。果实内部物理结构、细胞壁生理化学成分在一定程度上受到细胞壁代谢酶的修饰,而细胞壁修饰酶会受到多种基因及转录因子的综合调控。本研究以50份中国樱桃品种资源(33份地方种质、17份杂种种质:红妃×蒲江红花-HP、红妃×南早红-HN、南早红×红妃-NH)的成熟果实为材料,采用质地多面分析法(Texture profile analysis,TPA)测定果实质地参数,通过相关性分析、主成分分析、系统聚类分析,初步建立中国樱桃果实质地品质评价体系。以红妃(‘HF’)和彭州白(“PZB”)两个中国樱桃S1～S8时期的果实为材料,测定果实发育阶段果实硬度、解剖结构等生理特征变化,筛选出果实质地变化明显的3个时期(S3、S5和S7),进行细胞壁成分及相关酶活性测定。同时进行转录组测序分析,挖掘调控果实软化的候选基因和转录因子。研究结果旨在为解析中国樱桃果实质地变化规律奠定基础,为耐贮运新品种培育提供理论基础和基因资源。主要研究结果如下:1.中国樱桃品种资源果实质地评价(1)50份中国樱桃品种资源的果实硬度为1.41～9.80 N(平均值3.80 N),粘附性为0.0829～0.2021 mj(平均值0.13 mj),内聚性为0.18～0.40 Ratio(平均值0.3 Ratio),弹性为0.60～2.43 mm(平均值1.73 mm),咀嚼性为0.29～4.49 mj(平均值1.97 mj),胶着性为0.29～2.36 N(平均值1.12 N)。咀嚼性(70.61%)、胶着性(46.47%)、硬度(43.91%)的变异系数较大。硬度较大的(>5.50 N)和较小(<2.00 N)的品种数量所占比例较小,分别为14%和12%。(2)果实质地参数相关性分析结果表明,胶着性与咀嚼性(0.920)、硬度(0.901)和弹性(0.802)之间呈极显著正相关。(3)对果实质地参数进行主成分分析,基于特征值大于1提取了两个主因子,累计方差贡献率为89.02%。因子分析综合得分模型(S=0.707Z_1+0.2929Z_2)显示,50份中国樱桃种质质地综合preimplantation genetic diagnosis品质排名前10的依次为HYHZZ(汉源黑珍珠)、HN917、NH567、HN968、HF、BJ4(毕节4)、NH554、HP155、NH702、HP445。(4)系统聚类分析将50份中国樱桃品种资源分为3类。第I类中的品种综合评价指数较高,果实硬度也较高;第Ⅱ类中的品种综合评价指数次之,粘附性较高;第Ⅲ类中的品种综合评价指数最低,质地参数值也均较低。2.中国樱桃果实发育阶段质地变化特征(1)中国樱桃果实发育过程中,果实硬度均呈现出先上升后下降的趋势,在转色膨大期后果实硬度迅速下降至果实成熟。成熟时期的HF果实硬度(5.38 N)较PZB(3.57 N)高,PZB(9.15 N/d)果实硬度下降的速度显著高于HF(6.78 N/d)。(2)果实解剖结构及形态相关参数分析表明,果实发育过程中,表皮细胞厚度先上升后下降,薄壁细胞、维管束周围细胞面积逐渐扩大。HF果实表皮细胞较厚,薄壁细胞面积较小,胞间隙面积较更多小。(3)随着中国樱桃果实成熟,果实的Cx(Cellulase)、β-Gc(β-glucosidase)、β-Gal(β-Galactosidase)、PG(Polygalaccuronidase)酶活性上升。在细胞壁酶的作用下,果实水溶性果胶(WSP)、离子型果胶(ISP)含量上升,纤维素(CEL)、半纤维素(HC)、共价结合型果胶(CSP)含量下降。HF纤维素含量整体高于PZB,而水溶性果胶含量整体小于PZB。(4)脱落酸和生长素在中国樱桃果实发育过程中起到了主要的调控作用。(5)相关性分析表明,中国樱桃果实硬度与表皮细胞厚度和半纤维素极显著正相关(0.95,0.91)。表皮细胞厚度与半纤维素极显著正相关(0.96)。薄壁细胞面积与水溶性果胶极显著正相关(0.99)。维管束周围的细胞面积与离子型果胶、β-Gal及脱落酸极显著正相关(0.99、0.97、0.95)。离子型果胶与脱落酸及β-Gal极显著正相关(0.95、0.93)。木质素与生长素和乙烯极显著正相关(0.92,0.92)。Cx与乙烯极显著正相关(0.92)。β-Gc与生长素极显著正相关(0.92)。β-Gal与脱落酸极显著正相关(0.94)。3.中国樱桃果实发育阶段转录组分析(1)基于转录组数据,从HF和PZB三个时期18个样本中鉴定出7776个差异基因。差异基因分析结果表明,下调的差异基因比上调的多,尤其是在HFS3 vs HFS7、PZBS3 vs PZBS7、PZBS7 vs HFS7中。GO和KEGG分析结果表明,差异基因在“细胞壁代谢”、“木质素代谢及合成途径”、“半纤维素代谢途径”和“响应脱落酸途径”果实发育过程中显著富集。Fuzzy c Means聚类结果表明,cluster 2、3、4、6、8、9、11和12中的差异基因在红妃和彭州白中的表达水平差异显著。尤其是cluster 9、11中的差异基因在红妃和彭州白各个时期的表达水平均存在显著差异。(2)筛选出与细胞壁代谢(205)、木质素合成(64)、植物激素信号转导(80)个相关的差异基因。鉴定到8个细胞壁代谢通路上的基因(Cp CSLH1、Cp CSLG2、Cpβ-Glu12、Cp XTH31、Cp XTH22、Cp PG、Cp PME20、Cp PMEI4)、2个木质素合成途径上的基因(Cp POD21、Cp CCo AOMT)、9个植物激素信号转导途径上的基因(Cp ASR2、Cp IAA8/17、Cp AUX22/28、Cp AX22D、Cp GH3.1、Cp AOG、Cp TIFY10A)、5个关键转录因子(Cp NAC56、Cp MYB20/44、Cp MADS2、Cp PRE6)参与了中国樱桃果实质地软化过程。(3)WGCNA分析结果表明,Y5720、木聚糖合成关键酶基因F8H、MCAC1、枯草芽孢杆菌L-脯氨酸合成途径中的GLNA、微管结合蛋白TPX2、花香调节转录因子ODO1、CSLA2、阅读蛋白ECT2、枯草杆菌蛋白酶基因SBT16、WAG1、类似于甲基转移酶PMT9、MSTRG.20176基因可能参与了中国樱桃果实软化。