论文部分内容阅读
B-box转录因子在植物生长发育过程中起着重要作用,包括幼苗光形态发生、避荫、开花的光周期调节以及对生物和非生物胁迫的响应。然而目前,缺乏关于桃B-box（BBX）基因的有关信息,关于BBX对光响应已经有较多报道,但还未见BBX对低温响应的相关研究。在本研究中,通过生物信息学分析,鉴定了桃B-box基因家族的22个成员,并对其进行了系统进化、结构域分析和顺式元件预测等分析。为进一步探讨该基因家族在果实冷适应中的作用,以‘锦绣’桃果实作为材料,分别在0℃和4℃下贮藏28天（d）,并在贮藏7 d、14 d、21 d和28 d后分别转货架期20℃贮藏3 d,随之观察冷害的发生情况。通过分析各基因家族成员对低温的响应及其与冷害（Chilling injury,CI）因子褐变指数（Internal browning,IB）和电导率（Electric conductivity,EC）的相关性,进一步筛选参与桃果实低温贮藏冷适应的候选BBX基因,并对其可能机制进行了初步分析。相关结果不仅为深入研究B-box基因家族的功能奠定了基础,也为采后桃果实低温贮藏和冷害发生提供了新的见解。主要研究结果如下:1.在采收后贮藏期间,桃果实的硬度总体呈现下降趋势,但在温度处理之间存在显著差异。在4℃时,硬度从采收时的52.28 N急剧下降至贮藏14 d后的11.53 N,然后在20℃的货架期3 d后进一步下降至3.46 N。但是桃果实在贮藏21 d和28 d后转货架后不能正常软化。在0℃时,在整个贮藏期间,初始硬度（52.28 N）逐渐下降至约40 N。在0℃贮藏7 d、14 d、21 d和28 d后,果实转货架期3 d后均能正常软化;在整个贮藏过程中,可溶性固形物（TSS）的浓度总体呈上升趋势。与0℃贮藏的桃相比,4℃贮藏的果实TSS浓度的变化更大;相比之下,可滴定酸（TA）的浓度总体呈下降趋势。与在4℃贮藏的桃相比,0℃贮藏的桃TA的浓度变化更大;在0℃贮藏条件下,固酸比（TSS/TA）在60左右波动,在4℃下,TSS/TA总体呈上升的趋势,在50～100之间。2.桃果实在低温贮藏以及转货架期间电导率EC值持续增加。与在4℃下贮藏的桃相比,0℃下贮藏的果实的EC值变化更稳定。在4℃下贮藏21 d后,转移到货架3 d桃果实果肉出现内部褐变（IB指数=29.17%）。在4℃下贮藏28 d和3 d货架期后桃果实内部褐变显著增加（IB指数=62.50%）,而果实在0℃下贮藏28 d和3 d货架期后才开始表现出轻度的褐变（IB指数=8.33%）。这些结果表明,4℃贮藏后期可显著诱导桃果实冷害发生,而在0℃下则可有效延迟果实冷害的发生。3.利用桃全基因组数据,鉴定了22个桃B-box基因家族成员。根据保守结构域的数量和类型,将22个桃B-box基因家族成员划分为5个亚家族。外显子-内含子结构和保守基序分析显示,motif 1基序在所有BBX蛋白中高度保守,每个亚家族的成员具有相似的长度和数量的外显子/内含子和相似的保守基序,且都具有一个独特的保守基序。染色体定位结果显示,B-box基因不均等分布在6条染色体上。基因重复事件分析表明,在染色体上发现了一些片段重复（Pp BBX14、15/Pp BBX19-1、19-2/Pp BBX20、21/Pp BBX26、28/Pp BBX26、29/Pp BBX28、29）。共线性分析结果显示,Pp BBX6、Pp BBX11和Pp BBX12在桃与六个典型植物物种之间是高度保守的。顺式作用元件分析发现,22个桃BBX基因共含有43种顺式作用元件,其中Pp BBX3、6、10、12、15、19-2、20、22和26包含低温响应（Low temperature response,LTR）顺式作用元件（CCGAAA）,表明这些基因可能对低温有响应。4.利用qRT-PCR技术,分析桃果实在各处理条件下B-box基因家族成员的表达模式,结果发现0℃贮藏条件下BBX基因在果实中的表达比在4℃贮藏条件下更高,表明0℃具有诱导BBX基因表达的能力,而4℃延迟了BBXs的表达。低温贮藏过程中Pp BBX3、5、6、12、15、20、24-2、26和29具有相似的表达模式:当桃在0℃下贮藏时,基因表达水平从1 d至21 d表现出逐渐上升的趋势。与贮藏7 d和14 d相比,贮藏7 d和转货架3 d以及贮藏14 d和转货架3 d时基因表达水平降低。在21 d基因表达水平达到峰值,然后开始下降。相似地,与贮藏21 d和28 d的果实相比,贮藏21 d和转货架3 d以及28 d和转货架3 d后,基因表达水平降低。5.BBX基因表达水平与IB和EC之间的相关性分析表明,B-box基因的表达模式与CI发生具有一定的相关性,其中Pp BBX6、24-1、5、32、26、15、14、24-2、11、3、20、29、12的表达量与IB呈显著的负相关关系（p＜0.05）,而Pp BBX6、15、24-2、27、5、24-1、29、20、3、30、26、12的表达量与EC之间呈显著的负相关关系（p＜0.05）。因此,从冷害指标与基因表达的相关性判断,Pp BBX3、5、6、12、14、15、20、26、29、24-1、24-2的表达水平与CI的发生呈现显著负相关关系。综上所述,本研究通过生物信息学手段共鉴定了22个B-box基因家族成员,基于基因表达模式分析、相关性分析和顺式作用元件分析,推测其中的Pp BBX3、6、12、15、20、26在果实低温贮藏及货架期期间的冷适应和延迟桃CI发生方面可能发挥积极作用,但其分子机制仍需进行进一步深入研究。