钾离子通道FaTPK1基因在草莓果实成熟和品质形成中的功能研究

发布时间：2020-06-04 12:35

【摘要】：钾离子是植物细胞中丰富的阳离子,在果实发育和植物抗性中起着重要的作用。然而,在草莓(Fragaria×ananassa 果实成熟和品质形成过程中,细胞钾离子是如何通过钾离子通道调控的至今尚不完全清楚。因此,本文以'甜查理'草莓为试材,对钾离子通道FaTPK1在草莓果实发育及品质形成中的功能进行研究。主要结果和结论如下:1.通过反转录PCR克隆了草莓双孔钾离子通道基因FaTPK1,绿色荧光蛋白(GFP)亚细胞定位分析表明FaTPK1定位在液泡膜上。转录组结果显示FaTPK1的mRNA表达水平在成熟草莓果实中迅速上升并且维持在较高水平,同时伴随着果实的着色,表明FaTPK1与草莓果实品质有一定关联。2.通过RNA干扰(RNAi)和超表达(OE)技术分别对FaTPK1进行沉默和超表达,研究发现沉默抑制果实成熟而超表达起促进作用,并与果实硬度、可溶性糖含量、花色苷含量、ABA含量的变化一致,伴随着成熟相关基因,如果实软化相关基因GAL6(β-半乳糖苷酶),XYL2(D-木酮糖还原酶)和PG1(多聚半乳糖酶),花色苷合成基因CHS(查尔酮合成酶)和CHI(查尔酮黄烷酮异构酶),以及糖转运基因SUT1(蔗糖转运蛋白)的变化,沉默FaTPK1后这些基因表达量降低,超表达则升高。表明FaTPK1促进草莓果实的成熟。3.此外,调控FaTPK1的变化影响果实对草毒灰霉(Botytis cinerea)的敏感性。将草莓灰霉孢子悬浮液(106 CFU·ml-1)接种到草莓果实上,5d后出现病变,而FaTPK1-RNAi果实只出现轻微感染。相比之下,对照果实具有中等感染水平,FaTPK1-OE果实在接种后5 d严重感染。与对照相比,FaTPK1-RNAi果实对灰霉病有明显的抗性,相反,FaTPK1-OE果实对病原体比较敏感,表明FaTPK1可能影响草莓果实对病原菌的敏感性。4.等温热量滴定(iTC)试验结果显示大肠杆菌原核表达FaTPK1融合蛋白具有结合钾离子的能力,结合常数为2.1×10-3M-1,解离常数为476μM。通过K+吸收缺陷型大肠杆菌突变株LB2003,分析草莓TPK1吸收钾的特性。将FaTPK1克隆到大肠杆菌LB2003中进行表达,通过RT-PCR分析突变菌株中FaTPK1的表达,结果显示FaTPK1能恢复LB2003在低K+培养基中的生长。钾吸收试验结果显示在FaTPK1转化菌株中K+吸收水平升高,表明在低钾状态下FaTPK1可恢复LB2003对钾离子的吸收。因此,草莓TPK1是一种普遍表达的,液泡膜定位的K+通道,并在调控果实成熟和品质形成中起着重要作用。
【图文】：

大学博士学位论文逦第一章功能（Ｓｈａｕｌ，邋２００２；邋Ｐｉｃｈｗａ／．，邋２００１）。液泡中储存的养分参与植物生命活动的许多ａｒｐａｎｅｔｏ等用分离的液泡试验，证明了甜菜根莲的液泡（Ｃａｒｐａｎｅｔｏｄｗ／．．邋２００１）有Ｉｔ能，通过离子通道来影响养分吸收及转运过程。植物液泡还对植物盐碱等有害物质用（Ｔａｙｌｏｒｅｒａ／．，２０００）。糖分的积累在果实发育成熟和品质形成过程中具有重要育过程有三个截然不同的，重叠阶段：细胞分裂（早期阶段），，细胞扩增（中期））。大部分细胞的体积在中央大液泡和渗透的作用下扩大，决定果实的大小（Ｈｏ，邋１９实生长过程中，Ｈ＋耦合的可溶性糖积累主要在液泡中，并且果实发育期间液泡的渗入蔗糖含量的控制（ＢｅａＵｖｏｉｔｅＭ／．，２０１４）。Ｋ＋的平衡对维持液泡渗透势具有极其液泡作为钾的储存库，在促进果实发育及品质形成中起着重要的作用。逡逑物钾离子通道及转运体研究进展逡逑物中，已经有大量的钾通道和钾转运体被克隆和鉴定（Ｍａｓｅｒ邋ｅＭ／．，邋２００１；邋Ｗａｒｄ邋ｅ？？／．要包括三大家族：Ｓｈａｋｅｒ、ＴＰＫ邋和邋Ｋｉｒ－ｌｉｋｅ邋（ＶＳｒｙ邋ａｎｄ邋Ｓｅｎｔｅｎａｃ，邋２００３；邋Ｇａｍｂａｌｅ邋ａｎｄ邋Ｕｏｚｅｂａｕｄｙ打ａ／．，邋２００７；邋Ｗａｎｇ邋ａｎｄ邋Ｗｕ，邋２０１３）。拟南芥植物钾离子通道的表达模式（图１－导及调控通路（图１－２）研究比较深入。逡逑

ＳｑＲＴ－ＰＣＲ来研究草莓果实发育阶段的中７＾７７＾７的表达水平。取小绿，褪绿，白果，始红，片逡逑红，全红的草莓果实作为试材，提取总ＲＮＡ，用半定量分析６个时期中而：ＴＰＤ基因的表达水平，逡逑由
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S668.4

【参考文献】

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本文编号：2696402