干扰LYC-B基因调控番茄果实挥发性物质及主要品质性状

吕 洁，梁 燕，赵菁菁，张 静，吴 浪，张 颜，李云洲

（西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100）

干扰LYC-B基因调控番茄果实挥发性物质及主要品质性状

吕 洁，梁 燕*，赵菁菁，张 静，吴 浪，张 颜，李云洲

（西北农林科技大学园艺学院，陕西 杨凌 712100）

构建含有番茄红素β-环化酶（lycopene β-cyclase，LYC-B）基因LYC-B中801 bp和301 bp两段保守序列的RNA干扰植物表达载体，农杆菌果实注射法遗传转化紫色番茄果实，通过卡那霉素抗性筛选、聚合酶链式反应及LYC-B基因表达量鉴定获得转基因植株，并对转基因植株成熟果实的挥发性物质及主要品质性状进行测定。结果表明，干扰LYC-B基因后番茄果实中检测到的挥发性物质主要为醇类、醛类、酮类、酯类和其他类。与野生型相比，转基因植株中总挥发性物质种类增加了6 种：醛类3 种、酮类2 种、酯类1 种；醇类个数不变；其他类减少1 种。醛类物质相对含量不变，醇类物质相对含量减少，酮类、酯类和其他类相对含量增加。特征挥发性物质反-2-庚烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、水杨酸甲酯和2-异丁基噻唑等的相对含量增加。番茄红素的含量增加了16.78%，可溶性固形物、抗坏血酸和总酸等含量增加，β-胡萝卜素和总糖含量变化显著。干扰LYC-B基因不仅影响了番茄果实的挥发性物质，还增加了番茄红素、可溶性固形物、抗坏血酸、总酸等的含量。

番茄红素β-环化酶；挥发性物质；营养品质；RNA干扰；农杆菌果实注射

樱桃番茄（Lycopersicon esculentum Mill. var. cerasiforme Alef）是茄科番茄属的一个变种，果实外形娇艳、可口美味、富含营养物质且风味多样，深受消费者的青睐[1]。番茄果实中挥发性物质的组成和含量决定着番茄果实的风味品质[2]，番茄红素的含量影响着番茄的营养品质。类胡萝卜素代谢一方面为一些重要挥发性物质合成提供前体物质，另一方面番茄红素是类胡萝卜素代谢的直接产物，番茄红素β-环化酶（lycopene β-cyclase，LYC-B）基因LYC-B是类胡萝卜素代谢中的关键酶基因[3]。徐加新[4]、吴江敏[5]等先后用反义LYC-B基因对大果鲜食番茄进行遗传转化，在转基因后代中获得了番茄红素含量和可溶性固形物含量均显著增加的材料，同时发现可溶性固形物在不同世代及单株之间表现不稳定，有些株系固形物含量比对照有所降低。这些结果表明干扰LYC-B基因可以影响果实番茄红素和可溶性固形物的含量，而LYC-B基因对于挥发性物质及其他品质性状的研究甚少。

紫色樱桃番茄具有极强的抗氧化性等营养保健功能，受到人们的青睐，但其独特感官风味却不为多数人所接受[6]。为此，采用病毒诱导技术，研究LYC-B基因沉默对紫色果实挥发性物质和主要色素的影响，取得了预期的结果[7]。为了得到稳定遗传的转基因植株，本实验拟使用含有LYC-B基因RNA干扰表达载体的工程农杆菌，对紫色番茄果实进行遗传转化。对转基因果实挥发性物质和主要色素以及可溶性固形物、抗坏血酸、总糖和总酸含量等主要品质性状进行测定，分析LYC-B基因对番茄品质性状的影响，为番茄转基因育种和品质性状的研究提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料、菌株与试剂

紫色番茄材料为黑樱桃（保存单位编号：CI5004），由西北农林科技大学园艺学院番茄种质资源课题组提供。2015年3月底定植于园艺学院试验农场塑料大棚内，当植株第3花序第1、2朵花开放时挂牌标记开花日期。

RNA干扰LYC-B基因表达载体由王巧丽等[8]构建。根据美国国家生物技术信息中心（National Center for Biotechnology Information，NCBI）上登录的番茄红素β-环化酶（登录号为X86452.1）基因序列设计两对特异性引物。P1F和P1R克隆61～861 bp的LYC-B1片段，P2F和P2R克隆480～781 bp的LYC-B2片段，LYC-B1反向和LYC-B2正向连接能形成发卡结构。该表达载体具有卡那霉素抗性基因，通过卡那霉素抗性对阳性植株进行筛选。

农杆菌GV3101、pBI121质粒，由西北农林科技大学园艺学院番茄种质资源课题组提供；内切酶、连接酶 立陶宛Fermentas公司；pMD®18-T Vector、反转录试剂盒、实时荧光定量试剂盒 大连宝生物工程公司；番茄红素标品（色谱纯） 北京中科仪友化工公司；MS培养基等其他常规试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）扩增仪、IQ5实时荧光定量PCR扩增仪 美国Bio-Rad公司；凝胶成像系统 英国Syngene公司；电泳仪北京君意东方电泳设备有限公司；LC-20A高效液相色谱仪 日本岛津公司；ISQ气相色谱-质谱联用仪（Xcalibur1.2数据处理系统） 美国Thermo Fisher Scientific公司；HP-INNOWAX弹性石英毛细管柱（60 m×0.25 mm，0.25 µm）、恒温磁力搅拌器 美国Troemner公司；100 μm PDMS固相微萃取头、SPME手动进样手柄 美国Supelco公司；匀浆机 美的集团；UV-3802型紫外分光光度计 尤尼柯（上海）仪器有限公司；PAL-1数显糖度计 上海上天精密仪器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 果实注射法RNA干扰LYC-B基因的遗传转化

参照Yasmeen等[9]方法对果实进行注射处理。塑料大棚内选取成熟度和大小均匀一致的坚熟期[10]番茄果实，用1 mL注射器吸取含有LYC-B基因干扰载体的工程农杆菌菌液，从果顶处垂直插入果实中轴缓缓注射菌液，当菌液从萼片处溢出时停止注射。注射后的果实挂牌标记，同时标记未注射菌液的坚熟期果实野生型（wild type，WT）为对照。植株在大棚中正常栽培管理，待果实进入完熟期时摘取果实收种后进行后续筛选实验。

1.3.1.1 卡那霉素筛选鉴定

分别选取注射菌液种子和对照处理的番茄种子，消毒灭菌后播种在含有100 mg/L卡那霉素的1/2 MS培养基上进行筛选，每瓶放25 粒种子。放置在人工气候箱内28 ℃黑暗培养3 d，移至组培间，光周期为16 h光照和8 h黑暗交替，25 ℃培养。培养45 d后，将存活幼苗进行炼苗，移至灭菌基质中[11]。

1.3.1.2 PCR鉴定

待幼苗长至四叶一心时，CTAB法提取叶片基因组DNA，用含有LYC-B目的基因和载体序列的引物P4（目的片段大小为476 bp）进行PCR鉴定。PCR反应条件为95 ℃预变性5 min；95 ℃变性1 min，57 ℃退火1 min，72 ℃延伸1 min，30 个循环；最后72 ℃延伸10 min。RNA干扰LYC-B基因表达载体质粒为阳性对照，WT植株DNA作为阴性对照。PCR反应产物用质量浓度1 g/100 mL琼脂糖凝胶电泳紫外下成像检测。

1.3.1.3 实时定量PCR鉴定

将PCR的阳性植株和WT植株移栽到西北农林科技大学园艺学院试验农场塑料大棚内，管理条件相同。果实成熟时用TRIZOL法提取果实的RNA，并反转录为cDNA，以稀释后质量浓度为50～60 ng/μL的cDNA为模板，利用实时定量-PCR进行LYC-B基因表达量分析。实时定量-PCR反应体系为20 μL：2 μL cDNA模板，10 μL SYBR Premix Ex TaqⅡ，0.8 μL Forward Primer（10 μmol/L），0.8 μL Reverse Primer（10 μmol/L），ddH2O补充至20 μL体系。反应程序为：95 ℃预变性1 min，并用3 步法扩增40 个循环（95 ℃变性10 s，55 ℃退火10 s，72 ℃延伸20 s）；之后是融解曲线的运行，从55 ℃开始，每30 s增加0.5 ℃直至95 ℃，目的是检测扩增产物的特异专一性。每个样品设3 个技术重复，按照2-ΔΔCt方法计算基因的相对表达量[12]。PCR引物序列见表1。

表1 PCR引物序列Table 1 Primer sequences for PCR

1.3.2 品质指标测定

鉴定出的转基因成熟果实用匀浆机打成匀浆，液氮冷冻后保存在-80 ℃，用于后续品质测定。

1.3.2.1 挥发性物质的测定

采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（headspace solid phase micro-extraction gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）联用技术测定番茄果实挥发性物质。参照Viljanen[13]、常培培[14]等的方法。

样品制备：称取果肉匀浆约14 g，加入3 g NaCl，于40 mL顶空瓶中。将顶空瓶置于50 ℃恒温磁力搅拌器上，平衡10 min，顶空吸附40 min，进样口处解吸3 min，进行GC-MS分析。每个处理重复3 次取平均值。

高效液相色谱条件：色谱柱为HP-INNOWAX弹性石英毛细管柱（60 m×0.25 mm，0.25 µm)，进样口250 ℃；升温程序为40 ℃保持2.5 min，10 ℃/min升至110 ℃，然后以3.0 ℃/min升温至180 ℃，15.0 ℃/min升温至230 ℃维持3 min；载气（He）流速1.0 mL/min，不分流进样。

质谱条件：电子轰击（electron ionization，EI）离子源；电子能量70 eV；离子源温度250 ℃；SM离子扫描，质量扫描范围为m/z 35～500。

定性定量分析：果实挥发性物质分析结果运用计算机检索并与图谱库（NIST 2011）标准质谱图对照，并结合有关文献对物质进行匹配分析[15-17]，统计检测出的化合物，按照化合物官能团对物质进行归类分析。运用峰面积归一法，即各成分峰面积与总峰面积比进行定量分析[18]。

1.3.2.2 其他品质性状测定

参照文献[19]对其他品质性状进行测定。高效液相色谱法测定番茄红素及β-胡萝卜素的含量[20]。PAL-1数显糖度计测量可溶性固形物含量；钼蓝比色法测定抗坏血酸含量；硫酸蒽酮比色法测定总糖含量；酸度计测定总酸含量。以上指标测定3 次重复。

1.4 数据分析

用Excel 2013软件进行数据处理；用Origin 9.0软件进行作图；用SPSS 20.0统计分析软件进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 农杆菌果实注射法RNA干扰LYC-B基因的遗传转化

2.1.1 卡那霉素筛选鉴定

非转化植株由于叶绿素合成受阻发生黄化，最终导致细胞死亡，转化植株由于NPTⅡ基因的表达，具有卡那霉素抗性可以存活下来。收获种子在卡那霉素培养基上共播种261 粒种子，在45 d时存活数为156 株，存活率达59.77%。炼苗5 d后，存活的幼苗锻炼后移栽到灭菌基质中，共移出156 株。待1 周后，观察有52 株成活，成活率为33.33%。

2.1.2 PCR鉴定

待移栽幼苗长至四叶一心时，提取DNA进行PCR验证。由图1A可知，在检测的52 株植株中，检测出1 株阳性植株，编号为T1-18。根据上文可知卡那霉素筛选时共播种261 粒种子，由此可推测出果实注射法得到阳性植株的比率约为4‰。

2.1.3 实时定量PCR鉴定

采取成熟时阳性和WT植株番茄果实（图1B），实时定量PCR检测LYC-B基因的相对表达量。结果如图1C所示，设定对照WT植株LYC-B基因的相对表达量为100%，T1-18 LYC-B基因的相对表达量约降低了50%。由此可知，阳性植株T1-18中LYC-B基因的相对表达量显著低于对照。表明了通过果实注射农杆菌法对紫色番茄果实进行遗传转化，成功获得了转基因植株。

图1 农杆菌果实注射法RNA干扰LYC-B基因的遗传转化Fig. 1 Antisense RNA interference of the lycopene β-cyclase (LYC-B) gene by Agrobacterium injection method in tomato fruits

2.2 RNA干扰LYC-B基因对番茄果实挥发性物质的影响

表2 RNA干扰LYC-B 基因番茄果实挥发性物质的相对含量Table 2 The relative contents of volatile compounds in transgenic tomato fruits

续表2

如表2所示，T1-18和WT果实共检测出正反匹配度大于800的物质有47 种，总挥发性物质均占色谱流出组分总含量的90%以上。

2.2.1 RNA干扰LYC-B基因对番茄果实挥发性物质种类的影响

T1-18果实中共检测出了40 种挥发性物质，包括醇类8 种、醛类12 种、酮类5 种、酯类7 种和其他类8 种。WT中检测到了35 种挥发性物质，为醇类8 种、醛类9 种、酮类3 种、酯类6 种和其他类9 种。从表2结果可以看出，T1-18转基因果实中检测到的挥发性物质总种类高于WT，醛类物质比WT多检测出了丁二醛、2-壬烯醛、反-2-癸烯醛和2,4-癸二烯醛这4 种醛类物质，2-甲基丁醛只在WT中检测出；酮类多检测出对羟基苯乙酮和β-紫罗酮两种物质；酯类多检测出1 种，醇类个数相同；其他类少检测出1 种。结果表明，沉默LYC-B基因后，总体上增加了果实中挥发性物质的种类，使果实风味多样化。

2.2.2 RNA干扰LYC-B基因对番茄果实挥发性物质相对含量的影响

图2 RNA干扰基因对番茄果实各类挥发性物质相对含量的影响Fig. 2 The relative contents of volatile compounds belonging to different chemical classes in transgenic tomato fruitsLYC-B

由图2可知，T1-18与WT中醇类和醛类为主要的挥发性物质，酮类、酯类和其他类的相对含量较低。T1-18与WT相比，除醇类相对含量降低了35.79%、醛类相对含量没有显著变化外，酮类相对含量增加了24.16%，酯类相对含量增加了39.33%，其他类相对含量增加了30.93%。结果表明，RNA干扰LYC-B基因显著地降低了醇类物质含量，增加了酮类、酯类和其他类物质的相对含量，对果实挥发性物质的成分有一定影响。

2.2.3 RNA干扰LYC-B基因对番茄果实主要特征香气的影响

表3 RNA干扰LYC-B 基因番茄果实主要特征香气成分及含量分析Table 3 Characteristic aroma compounds and contents in transgenic tomato fruits

番茄果实中有16 种物质对风味的贡献较大，是番茄独有的功能性关键挥发性物质，被称为“特征效应化合物”，这些物质为番茄果实提供独特的香气[21]。在T1-18转基因和WT果实中，共检测出了9 种特征效应化合物（表3）。T1-18转基因果实中，除了顺-3-己烯醇和己醛的含量低于WT对照，1-戊烯-3-酮含量与WT差别不大外，反-2-己烯醛、反-2-庚烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、水杨酸甲酯和2-异丁基噻唑类物质的含量分别增加了20.99%、4.22 倍、19.03%、42.02%和81.8%，还检测到了WT对照中没有出现的β-紫罗酮，这些特征效应化合物为果实提供了丰富的青香、花香和果香等香气[22-24]。结果表明，T1-18转基因果实中大部分特征效应化合物含量的增加，丰富了果实的香味，提高了果实的风味品质。

2.3 RNA干扰LYC-B基因对番茄果实主要品质性状的影响

表4 RNA干扰LYC-B 基因对番茄果实主要品质性状的影响Table 4 Quality traits in transgenic tomato fruits

番茄红素、β-胡萝卜素、可溶性固形物、抗坏血酸、总糖和总酸等主要品质性状变化情况如表4所示。LYC-B基因RNA干扰转基因植株T1-18中，番茄红素的含量为6.62 mg/100 g，比WT对照增加了16.78%；β-胡萝卜素含量与WT间差异不显著；可溶性固形物含量为5.90%，比WT对照增加了15.69%；抗坏血酸含量为24.63 mg/100 g，与WT对照相比增加了15.8%。总糖含量为5.06%，与WT对照差异不显著；总酸含量为0.66%，与WT对照相比增加了10.0%。结果表明，LYC-B基因表达受阻后，可以增加果实番茄红素、可溶性固形物、抗坏血酸和总酸的含量，番茄果实类胡萝卜素代谢间接地影响果实的营养品质。

3 讨 论

农杆菌果实注射遗传转化法是一种新的基因转化方法，与传统的叶盘法遗传转化相比耗时少，操作简便[11]。Yasmeen等[9]用此方法注射番茄果实，发现坚熟期的转化效率比绿熟期高。本研究在坚熟期进行注射，收获种子卡那霉素筛选鉴定，在45 d时幼苗存活率为59.77%，炼苗后移栽幼苗到基质中，PCR鉴定阳性植株，实时定量PCR测定阳性植株T1-18 LYC-B基因的相对表达量为WT对照的50%（图1C），表明成功得到了1 株转基因植株。幼苗移栽至基质中的成活率只有33.33%，这就造成了转化的阳性率大大降低，因此为移栽幼苗创造适宜的温度、湿度和光照条件是提高果实注射法阳性率的关键所在。

番茄果实因其营养丰富、风味独特深受消费者喜爱。本研究检测到的47 种挥发性物质中，突变型植株和WT植株共有物质有28 种，挥发性物质种类影响了番茄果实的风味品质。挥发性物质主要分为醇类、醛类、酮类、酯类和其他类等物质，相对含量最多的物质是醇类和醛类。T1-18转基因果实中，醇类物质相对含量显著下降，酮类、酯类和其他类物质的相对含量增加。在衡量某种挥发性组分的作用时，除了考虑该物质的实际含量浓度外，还要考虑该物质的阈值浓度，阈值浓度为一种成分可以被嗅觉感知到的最低浓度。对数阈值单位为待测物中某种成分的浓度和其阈值的比值，用来表示芳香物质的实际作用效果，为正值时，表示对风味的贡献较大，相反为负值时，贡献较小[21]。在番茄常见的400 种挥发性物质中，有16 种物质的对数阈值单位大于0，Baldwin等[10]认定它们为特征效应化合物。在检测到的9 种特征效应化合物中，T1-18转基因果实中反-2-己烯醛、反-2-庚烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、水杨酸甲酯和2-异丁基噻唑等物质的相对含量增加。反-2-庚烯醛的相对含量增加最大，它与番茄甜味物质有关，呈现脂肪气味、青草香；6-甲基-5-庚烯-2-酮为类胡萝卜素代谢途径中番茄红素的降解产物[25]，当转基因果实中番茄红素的含量升高时，它的释放量也增加。2-异丁基噻唑是较为重要的体现番茄特征气味的化合物[22]，具有番茄香味、葡萄酒味。β-紫罗兰酮为萜类物质，是T1-18中检测到的特有物质，也是番茄红素降解的产物，具有特殊香气[26-27]。其他一些挥发性物质为番茄风味辅助香气物质[25]，这些物质相互作用，构成番茄特有的风味。在T1-18转基因植株中挥发性物质成分和含量发生了变化，影响了番茄果实的风味特性。

在番茄果实类胡萝卜素代谢中LYC-B作用于番茄红素，阻止其向下游转化为β-胡萝卜素，促进果实番茄红素的积累[27]。本研究中RNA干扰LYC-B基因后T1-18转基因植株中番茄红素含量比WT对照增加了16.78%。这与徐加新等[4]通过叶盘法遗传转化反义LYC-B基因表达基因果实番茄红素含量升高结果相同。吴江敏等[5]对反义LYC-B转基因果实品质性状测定，发现除了番茄红素含量升高外，大多数后代可溶性固形物含量均升高了。本研究对果实其他品质性状测定发现，LYC-B基因表达受阻后T1-18转基因果实中，可溶性固形物、抗坏血酸和总酸的含量增加，表明果实的各个品质指标在一定程度上是有关联的，但是各个性状间通过怎样的关系联结，具体原因还需要深入研究。

4 结 论

利用农杆菌果实注射法，对紫色番茄果实进行LYC-B基因RNA干扰的遗传转化，通过收获种子的卡那霉素抗性筛选、PCR鉴定及实时定量检测LYC-B基因相对表达量，鉴定出了1株转基因植株。通过果实注射法得到转基因植株，为番茄遗传转化提供了一种有效快速的方法。转基因植株果实的挥发性物质及主要品质性状测定结果表明，LYC-B基因表达量降低后，紫色番茄果实中反-2-庚烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、水杨酸甲酯和2-异丁基噻唑等挥发性物质的相对含量增加，番茄红素、可溶性固形物、抗坏血酸和总酸等含量增加，β-胡萝卜素和总糖含量变化不大。综上所述，LYC-B基因表达调控不仅影响番茄果实类胡萝卜素代谢，也影响果实挥发性物质和其他品质指标的构成。番茄各个品质性状间是密切联系的。

[1] 刘晓英, 常涛涛, 郭世荣, 等. 红蓝LED光全生育期照射对樱桃番茄果实品质的影响[J]. 中国蔬菜, 2010, 30(22): 21-27.

[2] VOGEL J T, TIEMAN D M, SIMS C A, et al. Carotenoid content impacts flavor acceptability in tomato (Solanum lycopersicum)[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2010, 90(13): 2233-2240. DOI:10.1002/jsfa.4076.

[3] 朱长甫, 陈星, 王英典. 植物类胡萝卜素生物合成及其相关基因在基因工程中的应用[J]. 植物生理与分子生物学学报, 2004, 30(6): 609-618. DOI:10.3321/j.issn:1671-3877.2004.06.002.

[4] 徐加新, 梁燕. LYC-b基因反义表达对番茄果实番茄红素含量的影响[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2009, 37(12): 127-132.

[5] 吴江敏, 孙亚东, 梁燕, 等. 番茄红素-β-环化酶(LYC-b)反义基因在番茄转基因后代的表达及其遗传稳定性[J]. 农业生物技术学报, 2011, 19(5): 801-807. DOI:10.3969/j.issn.1674-7968.2011.05.003.

[6] 阮美颖, 叶青静, 周国治, 等. 不同颜色樱桃番茄果实成熟过程中色素的变化[J]. 浙江农业科学, 2013, 5(5): 526-528. DOI:10.3969/ j.issn.0528-9017.2013.05.013.

[7] 吕洁, 梁燕, 赵菁菁, 等. LYC-B基因沉默对紫色番茄果实主要色素及挥发性物质的影响[J]. 食品科学, 2015, 36(23): 221-227.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201523041.

[8] 王巧丽, 梁燕, 张振才, 等. 番茄果实特异性LYC-B干扰载体的构建及在不同颜色果实中的表达特异性验证[J]. 中国蔬菜, 2014, 5(5): 11-18. DOI:10.3969/j.issn.1000-6346.2014.05.003.

[9] YASMEEN A, MIRZA B, INAYATULLAH S, et al. In planta transformation of tomato[J]. Plant Molecular Biology Reporter, 2009, 27(1): 20-28. DOI:10.1007/s11105-008-0044-5.

[10] BALDWIN E A, SCOTT J W, SHEWMAKER C K, et al. Flavor trivia and tomato aroma: biochemistry and possible mechanisms for control of important aroma components[J]. HortScience, 2000, 35(6): 1013-1022. DOI:10.1002/pca.2483.

[11] 王巧丽. 番茄红素-β-环化酶基因干扰载体的构建及其对不同果色番茄注射转化的研究[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2014: 15-16.

[12] 李翠. 番茄SpMPKs基因响应非生物胁迫的功能分析[D]. 杨凌: 西北农林科技大学, 2014: 10-12.

[13] VILJANEN K, LILLE M, HEINIO R L, et al. Effect of high-pressure processing on volatile composition and odour of cherry tomato puree[J]. Food Chemistry, 2011, 129(4): 1759-1765. DOI:10.1016/j.foodchem.2011.06.046.

[14] 常培培, 梁燕, 张静, 等. 5 种不同果色樱桃番茄品种果实挥发性物质及品质特性分析[J]. 食品科学, 2014, 35(22): 215-221.

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201422042.

[15] 唐晓伟, 刘明池, 何洪巨. 新鲜番茄风味组分研究[J]. 食品科学, 2007, 28(2): 28-30. DOI:10.3321/j.issn:1002-6630.2007.02.002.

[16] WANG L B, BALDWIN E A, PLOTTO A, et al. Effect of methyl salicylate and methyl jasmonate pre-treatment on the volatile profile in tomato fruit subjected to chilling temperature[J]. Postharvest Biology and Technology, 2015, 108: 28-38. DOI:10.1016/ j.postharvbio.2015.05.005.

[17] 甘霖, 申琳, 生吉萍. 秸秆源品质改良因子采前处理对番茄果实品质的影响[J]. 食品科学, 2013, 34(4): 221-225.

[18] 陈书霞, 林海军. 番茄果实不同发育阶段香气成分组成及变化[J].西北植物学报, 2010, 30(11): 2258-2264.

[19] 张志良, 翟伟, 李小方. 植物生理学实验指导[M]. 4版. 北京: 北京高等教育出版社, 2010: 100-112.

[20] 刘沐霖, 惠伯棣, 庞克诺. 番茄及其制品中番茄红素含量的C_ (18)-HPLC-PDA定量分析[J]. 食品科学, 2007, 28(7): 453-456.

[21] 刘明池, 郝静, 唐晓伟. 番茄果实芳香物质的研究进展[J]. 中国农业科学, 2008, 41(5): 1444-1451.

[22] 徐苏萌, 宋焕禄, 高艳明, 等. 不同基质配比对番茄风味成分的影响[J]. 湖北农业科学, 2015, 54(15): 3689-3691. DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.15.027.

[23] TIEMAN D, BLISS P, MCINTYRE L M, et al. The chemical interactions underlying tomato flavor preferences[J]. Current Biology, 2012, 22(11): 1035-1039. DOI:10.1016/j.cub.2012.04.016.

[24] 郭东花, 赵彩萍, 张静, 等. 不同钾肥用量对“重阳红”桃果实挥发性物质的影响[J]. 食品科学, 2016, 37(2): 109-114. DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201602019.

[25] SOCACI S A, SOCACIU C, MURESAN C, et al. Chemometric discrimination of different tomato cultivars based on their volatile fingerprint in relation to lycopene and total phenolics content[J]. Phytochemical Analysis, 2014, 25(2): 161-169. DOI:10.1002/pca.2483.

[26] 顾胜华, 李湘洲, 张盛伟. β-紫罗兰酮合成的研究进展[J]. 中国食品添加剂, 2015(4): 173-178. DOI:10.3969/j.issn.1006-2513.2015.04.025.

[27] CHAMBERS E, KOPPEL K. Associations of volatile compounds with sensory aroma and flavor: the complex nature of flavor[J]. Molecules, 2013, 18(5): 4887-4905. DOI:10.3390/molecules18054887.

Down-Regulated Expression of LYC-B Gene by RNA Interference Regulates the Volatiles and Main Quality Traits of Tomato Fruits

LÜ Jie, LIANG Yan*, ZHAO Jingjing, ZHANG Jing, WU Lang, ZHANG Yan, LI Yunzhou (College of Horticulture, Northwest A&F University, Yangling 712100, China)

This work aimed to regulate the volatile components and major quality traits of tomato fruits by down-regulation of the expression of lycopene β-cyclase (LYC-B) gene using antisense RNA interference technique. Purple tomato fruits were transformed by injection of the plant expression vector containing two conserved sequences (801 and 301 bp, respectively) of LYC-B gene. The transgenic plants were obtained kanamycin resistance screening, polymerase chain reaction and quantification of LYC-B gene expression. The volatile substances and major quality traits of ripe tomato fruits were compared between the transgenic and wild-type (WT) plants. The results showed that alcohols, aldehydes, ketones, esters and other volatiles were detected in transgenic tomato fruits. Compared with the wild-type control, six new volatile compounds were identified from the transgenic fruits, consisting of three aldehydes, two ketones, and one ester, and one compound belonging to another chemical class was detected in the control rather than the transgenic fruits. In addition, the same relative content of aldehydes was observed between both fruits, but the transgenic fruits showed decreased relative content of alcohols and increased relative contents of ketones, esters and other compounds. The characteristic volatile compounds were also increased, such as (E) 2-heptenal, 6-methyl 5-hepten-2-one, methyl salicylate and 2-isobutylthiazole, and lycopene increase by 16.78% compared with the wild-type fruits. In addition, the contents of soluble solids, ascorbic acid and total acid were also increased. On the other hand, the contents of β-carotene and total sugar were identical to those of the WT fruits. Therefore, down-regulated expression of LYC-B gene by RNA interference can affect volatile substances and enhance the contents of lycopene, soluble solids, ascorbic acid and total acid, thereby improving the nutritional quality of tomato fruits.

lycopene β-cyclase; volatile compounds; nutritional quality; RNA interference; Agrobacterium injection

10.7506/spkx1002-6630-201621033

S641.2

A

1002-6630（2016）21-0195-07

吕洁, 梁燕, 赵菁菁, 等. 干扰LYC-B基因调控番茄果实挥发性物质及主要品质性状[J]. 食品科学, 2016, 37(21): 195-201. DOI:10.7506/spkx1002-6630-201621033. http://www.spkx.net.cn

LÜ Jie, LIANG Yan, ZHAO Jingjing, et al. Down-regulated expression of LYC-B gene by RNA interference regulates the volatiles and main quality traits of tomato fruits[J]. Food Science, 2016, 37(21): 195-201. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.7506/spkx1002-6630-201621033. http://www.spkx.net.cn

2016-01-31

陕西省科技统筹创新计划项目（2011KTCL02-03）；西北农林科技大学农业科技推广基金项目（TGZX2012-02）；时胜科研基金项目

吕洁（1990—），女，硕士研究生，研究方向为番茄果实品质性状。E-mail：lvjielj@163.com

*通信作者：梁燕（1963—），女，教授，博士，研究方向为番茄遗传育种与蔬菜种质资源。E-mail：liangyan@nwsuaf.edu.cn