獼猴桃果實后熟進程中乙烯信號轉導元件功能及其對非生物脅迫的應答.pdf

1、本文以獼猴桃(Actinidia)果實為試材,研究乙烯信號轉導途徑相關編碼基因在獼猴桃果實生長發(fā)育和后熟軟化進程中的表達模式,以及對乙烯(100μl/L)、1-MCP(0.5μl/L)、低溫(0℃)、高溫(35℃)、高CO2(5％)和快速失水(～10％RH空氣)等采后處理的應答模式,鑒別參與獼猴桃后熟軟化及采后逆境脅迫應答的相關成員;開展轉錄因子級別元件與果實后熟軟化相關基因的互作模式研究,探索基因的作用方向;進行部分基因的功能驗證,明

2、確其與獼猴桃果實后熟軟化及逆境脅迫應答相關的功能。主要結果如下:
　　 1、基于獼猴桃EST數據庫,分離得到獼猴桃5個AdETRs基因、2個AdCTRs基因、4個AdEILs基因和14個AdERFs基因。組織和階段特異性分析結果表明,除AdERF2不在果實組織中表達外,其他成員在根、莖、葉、花和果實等不同組織中均有分布,這與乙烯的廣泛生理功能相一致;另外,信號轉導元件編碼基因的大部分成員在果實發(fā)育初期表達較強,它們可能介導了乙烯

3、參與果實快速生長過程。
　　 2、AdETRs家族成員的AdERSla、AdETR2和AdETR3在果實后熟軟化中表達增強,且受外源乙烯上調,可能是直接“綁定”乙烯的結合子(binder);而AdETRl表達伴隨果實后熟軟化進程下降,并受外源乙烯下調,可能是果實乙烯敏感性感受器(sensor);首次發(fā)現的呈乙烯下調模式的AdETRl基因,可部分解釋獼猴桃果實乙烯超敏感性的內在分子機制。AdERSlb對外源乙烯無應答,它在果實快速

4、軟化前表達較強,而在果實完成快速軟化之后表達下降,并維持在較低水平,表明AdERSlb可能與果實軟化相關.
　　 3、AdEILs基因家族成員在果實后熟進程中表達水平較穩(wěn)定,Transient Assay結果顯示AdEIL2/3可增強AdACOl和.AdXET5啟動子活性,表明AdEIL2/3行使轉錄激活子功能。轉基因結果顯示,過量表達AdEIL2和AdEIL3均可增加擬南芥乙烯合成。AdXET5啟動子刪截實驗表明,AdEIL2

5、識別AdXET5啟動子的第1和第3個結構域,而AdEIL3識別第1和第2結構域,認為同一啟動子區(qū)不同結構域在基因互作中具有不同功能,且同一轉錄因子家族不同成員的識別位點也可存在差異。
　　 4、除AdERF2外(不在果實中表達),其他13個AdERFs家族成員在獼猴桃果實后熟軟化進程中呈4種表達模式,其中AdERF10/14隨果實后熟軟化表達增強,AdERF4/6轉錄本在乙烯躍變高峰后的果實中大量積累,而AdERF5/9呈組成型

6、表達,其余7個AdERFs成員在果實后熟軟化進程中表達下降。分析乙烯、1-MCP處理及ACO敲除的果實,7個表達下調的AdERFs中,AdERF1/7/8/11/12與乙烯無顯著聯系,表現為果實后熟軟化進程特異性模式。AdERFs與后熟軟化相關基因互作結果表明AdERFs對含有GCC盒的AdEXP1啟動子無顯著調控效應,但AdERF9可抑制AdXET5啟動子活性,表明其行使轉錄抑制子功能。進一步的啟動子刪截研究表明,AdERF9始終抑制

7、AdXET5啟動子活性,認為未知的AdERF9結合位點可能位于AdXET5啟動子的-265至-1區(qū)間。
　　 5、低溫可顯著延緩獼猴桃果實后熟軟化,且可誘導大部分乙烯信號轉導基因的表達。這些乙烯信號轉導元件對于低溫的應答模式,與果實后熟軟化無直接聯系,更可能是相關基因的逆境應答。但AdEILs對低溫處理的獨特應答模式,表明AdEILs可能是調控果實低溫應答的關鍵級別之一。轉基因結果顯示,AdEIL3、AdERF1/6/9/13可

8、增強擬南芥植株的低溫抗性。依據相關基因對低溫的應答模式,進一步分析了AdETRs和AdERFs基因家族對采后逆境(高溫、高CO2和快速失水等)的應答模式,發(fā)現AdETR3、AdERF1/3/4/11/12/14對不同的采后非生物逆境的應答模式一致,它們可能是獼猴桃AdETRs和AdERFs級別參與采后逆境應答的重要成員。
　　 上述結果表明,獼猴桃乙烯信號轉導途徑不同成員不僅參與調控果實后熟軟化進程,還參與果實對采后非生物逆境脅