MYB8调控低温贮藏的香蕉果实成熟机制分析

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香蕉主要分布在热带及亚热带地区,香蕉果实对低温敏感,在低温条件下贮藏极易发生冷害,严重影响其商品性,造成经济损失。乙烯作为植物体内的内源激素,与果实成熟及品质形成密切相关,同时也参与植物逆境胁迫,诱导基因表达启动防御反应。MYB转录因子在高等植物中广泛存在,参与控制细胞的形态建成和植物次生产物的代谢,在多种非生物胁迫中及植物生长发育等过程其中发挥着重要的作用。BAM(β-淀粉酶)参与淀粉水解,EXP(扩张蛋白)参与果实成熟进程中的细胞壁松弛,两者都在果实软化过程中发挥了重要作用。低温贮藏的香蕉果实成熟延迟,入低温前的外源乙烯处理可以减轻香蕉果实贮藏冷害,然而,关于MYB转录因子是否参与以及如何调控低温贮藏的香蕉果实成熟目前报道比较少。本文以‘巴西蕉’为材料,克隆了MaMYB8/9两个转录因子,检测了这两个基因在低温贮藏的果实成熟进程中的表达特征以及外源乙烯处理对其表达的影响,明确了MaMYB8/9亚细胞定位及转录激活活性等,并通过筛选互作蛋白、凝胶阻滞迁移实验(EMSA)与双萤光素酶报告基因实验(DLR)等实验手段,研究了MaMYB8通过调控淀粉降解及细胞壁代谢参与低温贮藏的香蕉果实成熟的分子机制,具体研究结果如下:1.明确了MaMYB8/9基本特性及其与低温贮藏的果实成熟间的关系:通过进化树分析、氨基酸序列比对、亚细胞定位、酵母及烟草体内转录活性分析表明,MaMYB8/9是R2R3型转录抑制子,位于sub22亚族,定位于细胞核;并且,MaMYB8/9在低温贮藏的香蕉果实成熟进程中表达量下降,低温贮藏前的外源乙烯处理,能够明显抑制这两个基因在其后的成熟进程中的表达。2.获得了与MaMYB8互作的E3泛素化连接酶蛋白:通过酵母双杂(Y2H)筛选,明确了MaMYB8与自身及与MaMYB9互作,同时获得了两个与MaMYB8互作的E3泛素连接酶蛋白Ma EHA2A、Ma RMA1,研究了Ma EHA2A和Ma RMA1与果实成熟间的关系;并在烟草体内采用双分子荧光互补实验(Bi FC)验证MaMYB8与Ma EHA2A及Ma RMA1间的互作。3.初步探讨了MaMYB8调控香蕉果实成熟的分子机制:β-淀粉酶基因MaBAM2/4/7/8和扩张蛋白基因Ma EXP1/7/8随成熟进程表达上调,并且受外源乙烯诱导。凝胶阻滞迁移实验(EMSA)与双萤光素酶报告基因实验(DLR)验证分析表明,MaMYB8结合并抑制MaBAM2/7、Ma EXP1/8启动子,同时E3泛素连接酶Ma EHA2A、Ma RMA1通过与MaMYB8互作,减弱MaMYB8对β-淀粉酶基因MaBAM2的抑制作用。4.鉴定了MaMYB8的结合元件:采用DAP-seq手段,获得了MaMYB8结合靶标的结合元件:(T/C)AAC(T/C/G)(G/A),该结合元件与前人研究结果高度一致,参考价值较高。同时还获得了MaMYB8的新结合元件:(A/T/G)C(A/C/G)GGTA,尚有待做进一步分析。
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