生长素通过MdARF5诱导苹果（Malus domestica）果实乙烯合成及果实成熟的机理研究
发布时间：2021-10-15 23:08
苹果（Malus domestica）是世界上栽培面积最大的果树之一,其果实酸甜可口,色泽鲜艳,具有极高的经济价值。目前苹果成熟期较为集中,为了保证周年供应大多数品种的苹果采摘后都需要保存于不同条件下以保鲜,而后分批取出售卖,所以对其贮藏过程中成熟的调控直接影响了苹果果实的经济价值。苹果果实是一种典型的呼吸跃变型果实,乙烯直接调控果实的成熟期及贮藏性。研究苹果果实成熟过程中乙烯的合成,对人工调控苹果果实成熟期、提高果实的贮藏性有着重要的意义。乙烯合成的调控是一个复杂的生理过程,受到植物体内许多激素及转录因子的调控。生长素作为植物生长发育中不可或缺的激素,近年来园艺领域研究中有报道指出生长素能够影响果实乙烯的合成及果实的成熟。但是生长素调控果实乙烯合成及果实成熟的分子机理却仍不清楚。本研究以‘金冠’苹果为试材,以化学性质稳定、人工合成的生长素类似物萘乙酸（naphthaleneacetic acid,NAA）作为试剂处理苹果果实。结果表明NAA在果实不具备自然后熟能力（贮藏过程不发生呼吸跃变）的时候就能够诱导苹果果实乙烯的产生,开启果实的成熟进程。通过转录组测序筛选到了一个差异表达的生长...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物乙烯合成途径及杨氏循环示意图（VandePoeletal.,2012）
调控反应(殷学仁等，2009)。当乙烯不存在时，乙烯受体（ETR1、ETR2、ERS1、ERS2和EIN4）与CTR1蛋白互作抑制乙烯信号的传递。乙烯存在时，乙烯会结合其受体并释放CTR1蛋白，从而降低CTR1蛋白对其下游EIN2蛋白的抑制活性。被激活的EIN2蛋白会释放其羧基端的CEND区域，进而CEND区域进入细胞核将乙烯信号传递至乙烯一级转录因子EIN3/EIL并激活其活性(AlonsoandStepanova,2004;GuoandEcker,2004)。最后EIN3作为转录激活子激活乙烯二级转录因子ERF（ethyleneresponsefactor）的表达，从而由ERF调控各种乙烯应答及相关的乙烯反应（图2）(潘延云等，2003；安丰英和郭红卫，2006)。图2植物乙烯信号转导模式图（根据潘延云等，2003的报道绘制）Fig.2Themodelofethylenesignalingtransductionpathwayinplant
前言12萘乙酸（naphthaleneaceticacid,NAA）、2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-dichlorophenoxyaceticacid,2,4-D）等也在生产中作为生长素代替物被广泛使用(Ljung,2013)。生长素的体内合成依据其合成前体分成了依赖色氨酸和不依赖色氨酸途径，高等植物中主要以色氨酸依赖途径为主(Zhaoetal.,2002)。而色氨酸依赖途径根据其中间产物的不同又分为三条不同的合成通路，分别是吲哚乙醛（indole-3-acetaldehyde,IAOx）通路、吲哚乙酰（indole-3-acetamine,IAM）途径和吲哚丙酮酸（indole-3-pyruvicacid,IPA/IPyA）途径。其中IPA途径为植物生长素合成的主要途径，它由两步反应组成，首先色氨酸被色氨酸转氨酶（tryptophanaminotransferase1/tryptophanaminotransferaserelated,TAA1/TAR）催化生成IPA，IPA再由核黄素双加氧酶（flavinmonooxygenases）家族基因YUCCA（YUC）氧化生成IAA（图3）(王家利等，2012;Taoetal.,2008;Korasicketal.,2013)。图3植物生长素合成途径（王家利等，2012）Fig.3Theauxinbiosyntheticpathwayinplant在果实中生长素的合成主要在种子中，IPA途径是果实生长素合成的主要途径(Gallavottietal.,2008;LeClereetal.,2010)。生长素在种子中合成后经由运输载体将其运输到各个部位，AUX/LAX蛋白主要负责生长素输入，控制IAA由胞外向胞内转运，而PIN蛋白主要负责IAA由胞内向外运输以及IAA的极性定向运输(PetrasekandFriml,2009)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ARF和Aux/IAA调控果实发育成熟机制研究进展[J]. 胡晓,侯旭,袁雪,管丹,刘悦萍. 生物技术通报. 2017(12)
[2]不同苹果品种在贮藏过程中果实质构的变化[J]. 杨玲,丛佩华,王强,康国栋. 果树学报. 2016(11)
[3]植物AP2/ERF类转录因子研究进展[J]. 张计育,王庆菊,郭忠仁. 遗传. 2012(07)
[4]生长素合成途径的研究进展[J]. 王家利,刘冬成,郭小丽,张爱民. 植物学报. 2012(03)
[5]乙烯信号转导与果实成熟衰老的研究进展[J]. 殷学仁,张波,李鲜,陈昆松. 园艺学报. 2009(01)
[6]植物GH3基因家族的功能研究概况[J]. 黎颖,左开井,唐克轩. 植物学通报. 2008(05)
[7]植物ACC合成酶的分子生物学[J]. 万小荣,李玲. 安徽农业科学. 2007(03)
[8]不同品种苹果采后后熟软化过程中细胞壁多糖的降解[J]. 金昌海,水野雅史,阚娟,索标,汪志君,土田广信. 植物生理与分子生物学学报. 2006(06)
[9]乙烯的生物合成与信号传递[J]. 陈涛,张劲松. 植物学通报. 2006(05)
[10]乙烯信号转导的分子机制[J]. 安丰英,郭红卫. 植物学通报. 2006(05)
本文编号：3438780
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
植物乙烯合成途径及杨氏循环示意图（VandePoeletal.,2012）
调控反应(殷学仁等，2009)。当乙烯不存在时，乙烯受体（ETR1、ETR2、ERS1、ERS2和EIN4）与CTR1蛋白互作抑制乙烯信号的传递。乙烯存在时，乙烯会结合其受体并释放CTR1蛋白，从而降低CTR1蛋白对其下游EIN2蛋白的抑制活性。被激活的EIN2蛋白会释放其羧基端的CEND区域，进而CEND区域进入细胞核将乙烯信号传递至乙烯一级转录因子EIN3/EIL并激活其活性(AlonsoandStepanova,2004;GuoandEcker,2004)。最后EIN3作为转录激活子激活乙烯二级转录因子ERF（ethyleneresponsefactor）的表达，从而由ERF调控各种乙烯应答及相关的乙烯反应（图2）(潘延云等，2003；安丰英和郭红卫，2006)。图2植物乙烯信号转导模式图（根据潘延云等，2003的报道绘制）Fig.2Themodelofethylenesignalingtransductionpathwayinplant
前言12萘乙酸（naphthaleneaceticacid,NAA）、2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-dichlorophenoxyaceticacid,2,4-D）等也在生产中作为生长素代替物被广泛使用(Ljung,2013)。生长素的体内合成依据其合成前体分成了依赖色氨酸和不依赖色氨酸途径，高等植物中主要以色氨酸依赖途径为主(Zhaoetal.,2002)。而色氨酸依赖途径根据其中间产物的不同又分为三条不同的合成通路，分别是吲哚乙醛（indole-3-acetaldehyde,IAOx）通路、吲哚乙酰（indole-3-acetamine,IAM）途径和吲哚丙酮酸（indole-3-pyruvicacid,IPA/IPyA）途径。其中IPA途径为植物生长素合成的主要途径，它由两步反应组成，首先色氨酸被色氨酸转氨酶（tryptophanaminotransferase1/tryptophanaminotransferaserelated,TAA1/TAR）催化生成IPA，IPA再由核黄素双加氧酶（flavinmonooxygenases）家族基因YUCCA（YUC）氧化生成IAA（图3）(王家利等，2012;Taoetal.,2008;Korasicketal.,2013)。图3植物生长素合成途径（王家利等，2012）Fig.3Theauxinbiosyntheticpathwayinplant在果实中生长素的合成主要在种子中，IPA途径是果实生长素合成的主要途径(Gallavottietal.,2008;LeClereetal.,2010)。生长素在种子中合成后经由运输载体将其运输到各个部位，AUX/LAX蛋白主要负责生长素输入，控制IAA由胞外向胞内转运，而PIN蛋白主要负责IAA由胞内向外运输以及IAA的极性定向运输(PetrasekandFriml,2009)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]ARF和Aux/IAA调控果实发育成熟机制研究进展[J]. 胡晓,侯旭,袁雪,管丹,刘悦萍. 生物技术通报. 2017(12)
[2]不同苹果品种在贮藏过程中果实质构的变化[J]. 杨玲,丛佩华,王强,康国栋. 果树学报. 2016(11)
[3]植物AP2/ERF类转录因子研究进展[J]. 张计育,王庆菊,郭忠仁. 遗传. 2012(07)
[4]生长素合成途径的研究进展[J]. 王家利,刘冬成,郭小丽,张爱民. 植物学报. 2012(03)
[5]乙烯信号转导与果实成熟衰老的研究进展[J]. 殷学仁,张波,李鲜,陈昆松. 园艺学报. 2009(01)
[6]植物GH3基因家族的功能研究概况[J]. 黎颖,左开井,唐克轩. 植物学通报. 2008(05)
[7]植物ACC合成酶的分子生物学[J]. 万小荣,李玲. 安徽农业科学. 2007(03)
[8]不同品种苹果采后后熟软化过程中细胞壁多糖的降解[J]. 金昌海,水野雅史,阚娟,索标,汪志君,土田广信. 植物生理与分子生物学学报. 2006(06)
[9]乙烯的生物合成与信号传递[J]. 陈涛,张劲松. 植物学通报. 2006(05)
[10]乙烯信号转导的分子机制[J]. 安丰英,郭红卫. 植物学通报. 2006(05)
本文编号：3438780
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