苹果乙烯应答因子ERF调控果实成熟过程中乙烯合成的机理研究

发布时间：2019-11-06 10:08

【摘要】：苹果(Malus domestica)是世界上栽培面积和产量最大的水果之一,果实的贮藏性是一个重要的经济性状。苹果果实是典型的呼吸跃变型果实,其成熟过程受植物激素乙烯的调控。ERF(Ethylene response factor)是乙烯信号转导通路中重要的转录因子,尽管前人已报道ERF可以调控果实乙烯合成,但其调控机理仍不清楚。本研究以'金冠'苹果果实为试材,以果实中特异表达的MdERF2为诱饵筛选果实酵母cDNA文库,发现了一个新的ERF基因与MdERF2互作,命名为MdERF3。通过研究MdERF2和MdERF3如何调控乙烯合成通路中关键基因MdACS1的转录,明确了乙烯应答因子MdERF2可以通过转录调控及与MdERF3互作抑制MdACS1的表达进而调控乙烯合成。主要研究结果如下:1.在苹果果实成熟过程中,乙烯抑制MdERF2蛋白的表达,而促进MdERF3蛋白的表达;2.酵母单杂交试验发现MdERF2可以在体外结合MdACS1启动子;ChIP-PCR试验发现MdERF2可以体内结合MdACS1启动子;GUS报告基因试验发现MdERF2抑制MdACS1启动子活性;3.酵母单杂交试验发现MdERF2可以在体外结合MdERF3启动子;ChIP-PCR试验发现MdERF2可以在体内结合MdERF3启动子;GUS报告基因试验发现MdERF2抑制MdERF3启动子活性;4.酵母单杂交试验发现MdERF3可以在体外结合MdACS1启动子;ChIP-PCR试验发现MdERF3可以体内结合MdACS1启动子;GUS报告基因试验发现MdERF3促进MdACS1启动子活性;因此,MdERF2可以通过抑制MdERF3转录间接抑制MdACS1转录;5.通过酵母双杂交,Pull down及CoIP试验发现,MdERF2直接与MdERF3互作;进一步通过EMSA和GUS报告基因试验发现,MdERF2与MdERF3互作可以抑制MdERF3结合MdACS1的启动子,进而抑制MdACS1的转录。因此,MdERF2可以通过与MdERF3互作抑制MdACS1转录;6.利用农杆菌介导的瞬时表达方法,沉默和过表达了苹果果实中MdERF2基因,发现MdERF2过表达的果实乙烯生成量减少,而MdERF2沉默的果实乙烯生成量增加,说明MdERF2负调控苹果果实成熟过程中乙烯合成,进而抑制苹果果实成熟;综上所述,乙烯应答因子MdERF2可以通过三条途径负调控MdACS1的表达进而抑制苹果果实的成熟过程中乙烯的合成:(1)MdRF2直接结合MdACS1启动子负调控其转录;(2)MdERF2通过结合MdERF3的启动子负调控其转录,进而抑制MdWCS1的转录;(3)MdERF2通过和MdERF3的互作抑制MdERF3结合MdACS1启动子,负调控MdACS1的转录。本研究明确了乙烯应答因子ERF调控苹果果实成熟过程中乙烯合成的分子机理;为在分子水平上调控果实乙烯合成和耐贮藏新品种选育奠定理论基础,同时为苹果功能基因组研究以及果实成熟过程研究找到新的突破点。
【图文】：

乙摇合成途径中的相关酶逡逑植物乙^0合成起于以蛋氨酸（ＬＭｅｔ），在ＳＡＭ合成酶的作用下，以蛋氨酸形成ＳＡＭ，逡逑程伴随着ＡＴＰ的消耗，生成一分子量的ＳＡＭ，消耗一分子量的ＡＴＰ邋（Ｗａｎｇ邋ｅｔ邋ａｌ．，逡逑）。有学者报道，一氧化氮（Ｎ巧能够诱导石^0合成的原因是ＮＯX椙苛隋澹樱粒偷幕铄义希幔纾铮澹簦幔欤�，２００６）。ＳＡＭ在ＡＣＣ合成酶（ＡＣＳ）的作用下生成ＡＣＣ，桓物体内存在逡逑ＡＣＳ的同王酶（Ｖｏｇｅｌ邋ｅｔ邋ａｌ．，１９９８；邋Ｐｅｎｇ邋ｅｔ邋ａｌ．，，２００５）。蛋白激酶z1酸化反应可通过逡逑参与到乙^0合成途径，被ＭＰＫa愃峄�的ＡＣＳ蛋白结构更加稳定，进而增强了邋ＡＣＳ逡逑７逡�

本文编号：2556660