柑橘质膜型质子泵基因CsPH8的转录因子挖掘及表达特性分析

发布时间：2020-03-22 01:12

【摘要】：柑橘质膜型质子泵基因CsPH8的低表达是红暗柳橙(Citrus sinensis cv.Honganliu)低酸性状的重要原因。本实验通过挖掘柑橘基因组数据库,以暗柳橙(C.sinensis cv.Anliu)和红暗柳橙为研究材料,克隆了可能参与调控CsPH8表达的AN1、AN11、PH3、PH4的同源基因,对这些基因进行了生物信息学分析,研究了这些基因的组织特异性和果实发育过程中在柑橘果实汁胞中的表达,以及与CsPH8表达和檬酸含量变化的关系,初步明确了柑橘AN1、AN11、PH3、PH4同源基因在CsPH8表达调控和柠檬酸积累中的作用。实验结果如下:1.柑橘果实发育过程中柠檬酸含量和CsPH8的表达变化分析研究发现,暗柳橙和早香柚(C.grandis cv.Zaoxiangyou)果实柠檬酸的含量在果实发育过程中均呈现先上升后下降的趋势,而红暗柳橙和无酸柚(C.grandis cv.Acid free Pumelo)果实柠檬酸的含量在发育过程中显著低于暗柳橙和早香柚,并且变化不明显。CsPH8表达量在果实发育过程中的变化趋势与柠檬酸变化趋势相同,即在暗柳橙和早香柚果实汁胞中CsPH8的表达变化趋势为先上升后下降,而在红暗柳橙和无酸柚果实汁胞中CsPH8的表达量保持在较低水平,且显著低于暗柳橙和早香柚。2.AN1、AN11、PH3、PH4同源基因的挖掘分别从柑橘基因组中克隆到一个AN1同源基因(命名为CsAN1)、一个AN11同源基因(CsAN11)、一个PH3同源基因,该基因存在三个转录本(命名为CsPH3-1、CsPH3-2、CsPH3-3)和一个PH4同源基因(命名为CsPH4)。它们编码的蛋白分别为bHLH类转录因子、WD40类转录因子、WRKY类转录因子和R2R3-MYB类转录因子。3.AN1、AN11、PH3、PH4同源基因的组织特性分析测定AN1、AN11、PH3、PH4同源基因在暗柳橙不同组织结构中的表达。发现CsAN1在汁胞中表达量最高,CsAN11在叶中表达量最高,CsPH3-1在花中表达量最高,CsPH3-2茎中表达量最高,CsPH3-3在叶和茎中表达量最高,CsPH4在茎中表达量最高。4.AN1、AN11、PH3、PH4同源基因在果实发育过程中的表达分析研究发现:CsAN1基因在暗柳橙和早香柚中的表达量均显著高于红暗柳橙和无酸柚,且基因表达变化趋势与暗柳橙和早香柚中柠檬酸的变化趋势相同,与CsPH8基因的表达趋势相同;CsAN11基因表达变化趋势与暗柳橙和早香柚中的柠檬酸变化趋势均不相同;CsPH3-1基因在暗柳橙和早香柚中的表达量均显著高于红暗柳橙和无酸柚,且基因表达变化趋势与暗柳橙和早香柚中柠檬酸的变化趋势相同,而CsPH3-2和CsPH3-3基因表达变化趋势与暗柳橙和早香柚中的柠檬酸变化趋势均不相同;CsPH4基因在暗柳橙和早香柚果实发育后期的表达量均显著高于红暗柳橙和无酸柚,且基因表达变化趋势与暗柳橙和早香柚中柠檬酸的变化趋势相同。综合以上结果,推测CsPH4、CsPH3-1,尤其CsAN1在红暗柳橙中的低表达可能是CsPH8在红暗柳橙中低表达的重要原因。它们可能通过调控CsPH8参与了红暗柳橙低酸性状形成。
【图文】：

柑橘质膜型质子泵基因 CsPH8 的转录因子挖掘及表达特性分析，并以这种形式向液泡内转运(Ahl et al 2004, Rentsch and Martinoi檬酸到达液泡内，迅速被质子化成 citrateH3、 citrateH2-和 citr et al 2006)，并在液泡中大量积累。在柠檬酸流入的过程中，质子的低 pH 值，在柠檬酸被质子化后的不同类型中，citrateH3、 citr中主要的缓冲物质，液泡中 citrateH2-可以经由 CsCit1（柠檬酸/）运输出液泡。CsCit1 对 citrateH2-的选择性运输以及液泡膜对 citr作用都有助于增强液泡的缓冲能力和酸化能力（Hussain et al 201柠檬酸的积累受到多方面因素的影响，，通过前人的研究和报道，大檬酸积累的模式和规律等方面形成了共识，但在影响果实柠檬酸含和关键代谢步骤等方面尚有待进一步研究和验证（卢晓鹏等 201

图 1-2 矮牵牛液泡酸化的调节模型（Verweij et al 2016）2 Model of regulate vacuolar acidification of petuina (Verweij et a与目的Shi 等（2015）证实 CsPH8 基因在红暗柳橙果实中的酸的重要原因。然而，CsPH8 在红暗柳橙中表达量前研究发现矮牵牛的 phPH5 基因的转录受到 AN1、A协同调控，最终影响液泡的酸化（Spelt et al 2002, Quj et al 2008, Verweij et al 2016）。为了验证在柑橘果实因子、并且是否也参与了 CsPH8 的基因调控，本课实发育过程中柠檬酸含量和 CsPH8 的表达变化分析； AN1、AN11、PH3、PH4 同源基因的挖掘与验证；
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S666

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本文编号：2594224