调控梨果皮花青苷昼夜节律性积累的REVEILLEs转录因子筛选及功能解析

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oibaggio
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
梨(Pyrus L.)属于蔷薇科植物,是国内外栽培的大宗果树之一。梨果皮色泽有绿色、黄绿色、黄色、褐色和红色,其中红皮梨因其果皮颜色鲜艳、富含花青苷类物质深受消费者的青睐。植物中花青苷的积累呈现昼夜节律性变化,在梨等大多数果树中花青苷生物合成的昼夜节律性调控还不清楚。本研究以‘红早酥’梨(Pyrus cv.‘Hongzaosu’)果皮为主要试验材料,其他梨品种‘红丝绸’(Pyrus communis L.cv.‘Red Silk’)、‘红巴’(Pyrus communis L.cv.‘Red Bartlett’)、‘红蓓蕾莎’(Pyrus communis L.cv.‘Red Palacer’)和‘早酥’(Pyrus cv.‘Zaosu’)作为辅助试验材料,鉴定并探究了两个MYB类转录因子PbREVEILLE1b、PbREVEILLE6(简写为PbRVE1b和PbRVE6)和其下游调控因子PbbHLH2在梨花青苷昼夜节律性积累中的调控作用,为研究梨花青苷昼夜节律性合成和梨果皮着色提供新的理论依据及参考。主要研究结果如下:1.梨果皮花青苷的积累及合成结构基因的表达呈现规律性的昼夜变化。‘红早酥’梨果皮的花青苷主要在夜间积累,白天花青苷积累呈现先升高后降低的变化,且白天的净积累量基本为零。此外,果皮中花青苷合成结构基因(Pb DFR、Pb ANS和Pb UFGT)的表达水平在夜间迅速升高,但日出后降低、在白天维持较低的表达水平,呈现规律性的昼夜交替变化;而花青苷相关的典型MYB转录因子Pb MYB9、Pb MYB10和Pb MYB10b的表达量并无这种现象。因此,这三个MYB转录因子并不是形成花青苷昼夜节律性合成的关键因子。2.花青苷合成结构基因的表达水平与PbRVEs基因的表达水平相关。PbRVEs的表达变化具有昼夜节律性,其中PbRVE1a、PbRVE1b、PbRVE7和PbRVE8的表达量在一天的黎明时分达到高峰点,随后下降至日落时分趋于平缓,这个变化以24小时为周期重复出现。‘红早酥’梨果皮中PbRVE3和PbRVE6的表达量在白天呈现先升高后降低的变化,这个变化同样以24小时为周期重复出现。PbRVEs转录因子的表达量与花青苷合成结构基因的表达量之间存在显著相关性。基因表达分析结果表明,PbRVEs表达的时间并不相同,PbRVE1a、PbRVE1b、PbRVE7和PbRVE8在夜间高表达,而PbRVE3和PbRVE6主要在白天表达。3.PbRVE1b和PbRVE6促进花青苷合成结构基因的表达与梨果皮花青苷的合成。过表达PbRVE1b和PbRVE6使梨果皮中花青苷含量显著增加,花青苷合成结构基因的表达量上升。利用病毒介导的基因沉默系统在梨果皮上沉默PbRVE1b,果皮表面并不能着色,进一步表明PbRVE1b是促进梨果皮花青苷合成的关键转录因子。PbRVE6虽然促进花青苷的积累,但沉默该基因后果皮表面恢复红色,花青苷含量并无明显变化,这表明PbRVE6在促进花青苷积累中的作用能够被其他转录因子所互补。进一步通过酵母单杂交和双荧光素酶分析试验发现PbRVE1b通过结合Pb DFR和Pb ANS的启动子并激活其转录活性来促进花青苷的合成。而PbRVE6通过结合Pb ANS和Pb UFGT的启动子并激活其转录活性来促进花青苷的合成。4.PbbHLH2在转录水平响应PbRVE1b和PbRVE6的调控,促进梨果皮花青苷的合成。系统进化分析筛选出五个IIIf亚家族的PbbHLHs转录因子,对五个PbbHLHs进行表达分析发现PbbHLH2的表达水平呈规律性的昼夜变化,并且PbRVE1b和PbRVE6的表达影响了PbbHLH2基因的表达水平。通过蛋白序列比对分析发现,PbbHLH2蛋白除basic-helix-loop-helix结构域外还存在一个MYB-interacting region(MIR)结构域。通过瞬时表达体系对PbbHLH2的基因功能进行验证,发现过表达PbbHLH2后花青苷的含量增加,花青苷合成结构基因的表达水平上调。利用病毒介导的基因沉默系统在梨果皮上沉默PbbHLH2,果皮表面并不能着色,进一步表明PbbHLH2是促进梨果皮花青苷合成的关键转录因子。PbbHLH2通过MIR结构域与Pb MYB9或Pb MYB10互作形成复合体,且该复合物通过结合Pb DFR、Pb ANS和Pb UFGT的启动子并激活其转录活性以促进梨果皮花青苷的合成。此外,通过Y1H和双荧光素酶分析试验,验证了PbRVE1b和PbRVE6能结合PbbHLH2的启动子并激活其转录活性。因此,PbRVE1b、PbRVE6和PbbHLH2三个转录因子形成调控花青苷昼夜合成的网络,协同调控梨花青苷的昼夜节律性合成。
其他文献
土壤微生物多样性的维持对农业的可持续发展至关重要。不同的大豆种植模式和施肥方式均会改变土壤氮素水平。然而,氮素管理策略对土壤微生物群落结构和氮循环功能的影响机制尚不明确。本研究以主要的经济作物和绿肥作物大豆为重点,在中国的三个典型大豆种植区采集了不同种植模式下的土壤样本。并使用长期添加有机肥和无机肥的农田土进行了大豆的温室栽培实验,且在大豆生长的五个时期分别收集了大豆根际和非根际的土壤样本。通过对
黄土高原作为我国水土流失最为严重的地区,其水土流失治理一直是相关学者关注和研究的热点,而淤地坝作为水土保持的重要工程措施,发挥着不可替代的作用,但是通常对淤地坝拦沙效益评估时因没有考虑淤地坝和下游沟道连通方式的影响,导致淤地坝拦沙效益计算结果偏高,所以淤地坝拦沙效益方面的研究还需要进一步深入细化。为此,本研究以岔巴沟流域曹坪水文站控制区和延河流域甘谷驿水文站控制区为研究区,分别选择12个典型闷葫芦
微生物作为天然产物的大宝库,源源不断的为我们提供结构新颖多样,生物活性显著的化合物,是开发药物或药物先导分子的重要资源。本文以挖掘微生物中活性天然产物为目的,选取三株共生菌为研究对象,对其次级代谢产物进行了提取,综合运用正反相色谱层析、中高压液相色谱、葡聚糖凝胶层析和高效液相色谱等多种分离技术对它们的次级代谢物进行分离纯化,利用一维/二维NMR、MS、IR和UV等波谱手段鉴定了76个单体化合物,其
学位
学位
随着世界人口的不断增长、社会经济的快速发展以及全球气候的不断变化,粮食安全问题成为重要的关注对象。为在气候变化背景下保证粮食安全,在精准农业领域基于无人机的大田作物覆盖度、株高及地上生物量等长势参数的精准、高效估计成为作物长势监测的首要条件。本研究以不同灌溉处理下的大田玉米为研究对象,采用地面及无人机多源遥感平台在不同尺度下采集玉米冠层反射光谱数据,结合田间实际测量值进行大田玉米覆盖度、株高及地上
学位
学位
黄瓜的果实长度是决定黄瓜形状和大小的主要因素,也是影响黄瓜产量和商品品质的重要农艺性状。我国是世界上黄瓜种植面积和产量最大的国家,且品种专用化对黄瓜果长的要求逐年提高,如华北鲜食类型黄瓜果长为30~40 cm,华南型黄瓜果长约为20 cm,水果黄瓜果长约为12~15 cm。因此,挖掘和克隆控制黄瓜果长的基因,揭示黄瓜果长的调控机理,对黄瓜品种的果长多样化育种具有重要的理论和应用价值。目前虽通过自然
学位