發(fā)布時間：2020-11-05 14:31

　　 3-烷基-2-甲氧基吡嗪(MPs)存在于許多葡萄品種及葡萄酒中,是葡萄酒“生青味”的主要來源。此類物質(zhì)的代謝路徑尚未被完全闡明,且相關(guān)的研究很少。目前關(guān)于MPs的合成有兩種假說,一種認為MPs的合成首先由支鏈氨基酸酰基化轉(zhuǎn)為氨基酰胺(以下簡稱“氨基酸酰胺化途徑”);一種則認為其合成起始于兩個氨基酸之間的直接縮合(以下簡稱“氨基酸縮合途徑”)。本課題以3-異丁基-2-甲氧基吡嗪(IBMP)為研究對象,在上述兩種假說的基礎(chǔ)上,利用穩(wěn)定性同位素示蹤技術(shù),用IBMP合成可能前體的~(13)C標(biāo)記物(2-~(13)C-L-Leu)對赤霞珠葡萄果穗和葉片進行飼喂處理,追蹤其合成路徑中可能的關(guān)鍵產(chǎn)物及果實中IBMP的來源;用非標(biāo)記物(L-Leu)及可能的中間產(chǎn)物L(fēng)-亮氨酰胺(AMPA)和2,5-二羰基-3-異丁基哌嗪(DCIP)分別對赤霞珠葡萄果穗進行飼喂處理,研究果實中IBMP含量及其關(guān)鍵基因的表達水平;在室內(nèi)離體培養(yǎng)條件下,用2-~(13)C-IBMP分別于轉(zhuǎn)色前、轉(zhuǎn)色后對赤霞珠葡萄果實進行飼喂處理,通過追蹤相關(guān)中間產(chǎn)物的含量及~(13)C標(biāo)記情況,探索IBMP降解路徑及單因素溫度和光照對IBMP降解的影響。主要研究結(jié)果如下:(1)以2-~(13)C-L-Leu作為唯一的示蹤劑對田間正常生長的赤霞珠葡萄果穗進行標(biāo)記后發(fā)現(xiàn),果皮中IBHP的~(13)C豐度達18.78 atom%,是同期L-Leu豐度的55.60%,進一步證實IBHP是IBMP合成的關(guān)鍵中間產(chǎn)物,尤其是證實了L-Leu是葡萄果實中IBMP生物合成的前體;檢測到葡萄果皮中AMPA的~(13)C豐度略高于天然豐度,且在整個處理期間其豐度始終低于同期IBHP,初步表明“氨基酸酰胺化途徑”是葡萄果實中IBMP合成的途徑之一。(2)用L-Leu和AMPA對田間正常生長的赤霞珠葡萄果穗進行處理,果實中VvOMT1和VvOMT3基因于果實轉(zhuǎn)色后顯著上調(diào)表達,其IBMP含量也顯著提高,且AMPA處理后果實中IBMP含量顯著提高的時間早于L-Leu處理,進一步證明“氨基酸酰胺化途徑”是葡萄果實中IBMP合成的途徑之一。(3)在葡萄果皮中檢測到2,5-二羰基-3-異丁基哌嗪(DCIP),且其含量在果實成熟過程中呈持續(xù)下降趨勢,這與果實中IBMP含量的變化趨勢相似。此外,對田間正常生長的赤霞珠葡萄果穗進行DCIP處理后,果皮中VvOMT3基因的表達水平于果實成熟期顯著上調(diào)表達,其含量也顯著提高,初步表明DCIP也參與了葡萄果實中IBMP的生物合成。(4)用2-~(13)C-L-Leu對田間正常生長的赤霞珠葡萄葉片進行標(biāo)記后,在相應(yīng)的葡萄果皮中檢測到了帶有明顯~(13)C標(biāo)記的L-Leu、IBHP和少量標(biāo)記的AMPA,表明果實中IBMP的積累除自身合成以外,部分合成前體L-Leu和關(guān)鍵中間產(chǎn)物IBHP也源于葉片。(5)用2-~(13)C-IBMP對離體赤霞珠葡萄果實進行標(biāo)記后發(fā)現(xiàn),各處理果皮中IBHP的~(13)C豐度均高于97.66 atom%,進一步證實了IBHP是葡萄果實中IBMP降解的關(guān)鍵中間產(chǎn)物之一。此外,還發(fā)現(xiàn)同期各處理果皮中另一個物質(zhì)—2,5-二羰基-3-異丁基哌嗪(DCIP)的~(13)C豐度均高于74.36 atom%,表明該物質(zhì)亦來源于果實中IBMP的降解,為明晰葡萄果實中IBMP的降解途徑提供了重要信息。(6)用2-~(13)C-IBMP標(biāo)記離體赤霞珠葡萄綠果(轉(zhuǎn)色前果實)后發(fā)現(xiàn),在果皮中亦檢測到了高豐度~(13)C標(biāo)記的IBHP和DCIP,表明葡萄果實中IBMP在葡萄轉(zhuǎn)色前不僅僅是一般認為的簡單的合成過程;用L-Leu、AMPA對田間正常生長的赤霞珠葡萄果穗處理后果實中IBMP含量于轉(zhuǎn)色后的整個成熟期具有顯著提高的趨勢,用DCIP處理后在葡萄成熟后期果實中IBMP含量顯著提高,說明葡萄果實中IBMP在葡萄轉(zhuǎn)色后不僅僅是一般認為的簡單的降解過程,而是合成與降解并存的一個動態(tài)平衡過程。(7)光照和溫度均調(diào)控葡萄果皮中IBMP和IBHP的降解,其中,高溫的作用更加突出。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S663.1
【部分圖文】：

圖 1-1 葡萄和葡萄酒中 7 種 MPs 的化學(xué)結(jié)構(gòu)Figure 1-1 Chemical structures of the seven MPs in grapes and wine.多的 MPs 化合物中，對葡萄和葡萄酒風(fēng)味的影響較大的是 IBMP、類（Maga, 1992；Hashizume and Umeda, 1996）。由于閾值極低，其的閾值為 1-2 ng·L-1，在紅葡萄酒中的閾值為 10-16 ng·L-1。通常情況

圖 1-2 葡萄中 IBMP 來源的兩種不同理論Figure 1-2 Two theories about the origin of IBMP in grape.葡萄果實中 MPs 積累的因素中 MPs 的因素有很多，主要包括品種、氣候、溫度、光照面就關(guān)于此類物質(zhì)的研究熱點概述如下：

圖 1-3 生物體中 IBMP 生物合成的兩種假設(shè)途徑（源自 Dunlevy, et al., 2013）（a：Murray 等 1970 年提出的 IBMP 合成路徑；b:Cheng 等 1991 年提出的 IBMP 合成可能路徑）Figure 1-3 Two proposed pathways of 3-isobutyl-2-methoxypyraxine biosynthesis in living organisms(From Dunlevy et al., 2013)（a: Biosynthesis of IBMP proposed by Murray et al in 1970; b: Biosynthesis of IBMP proposed byCheng et al., in 1991）
【參考文獻】

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1 陳展;王效科;尚鶴;;利用~(13)C同位素示蹤方法測定O_3對水稻C固定和遷移的影響[J];生態(tài)學(xué)雜志;2014年07期

2 于貴瑞,王紹強,陳泮勤,李慶康;碳同位素技術(shù)在土壤碳循環(huán)研究中的應(yīng)用[J];地球科學(xué)進展;2005年05期

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本文編號：2871770