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气态植物激素乙烯对调控葡萄果实花色苷等酚类物质的代谢起着重要作用。光对乙烯信号通路有调节作用,两者存在着复杂的信号网络,因而研究光对乙烯促进花色苷等酚类物质合成的影响具有重要的理论意义。本研究以不同发育期酿酒葡萄’赤霞珠’(Vitis vinifera cv.Cabernet Sauvignon)为试材,在葡萄转色初期(果粒转色5~10%)对果实进行曝光(+L-E)、乙烯和曝光(+L+E)、遮光(-L-E)及乙烯和遮光(-L+E)4个处理,研究光和乙烯处理及其交互作用对葡萄果皮酚类物质合成的影响,并初步探讨光影响乙烯信号调控花色苷合成的分子机制,为验证光与乙烯信号通路交互的关键途径及位点提供了理论基础,也为乙烯在非跃变型果实中的分子生物学功能提供了参考依据。主要研究结果如下:(1)果穗曝光可增加果实重量、果粒大小、成熟度及果皮重量,乙烯处理对果实重量和果粒大小没有显著影响,但可提高果实含糖量、降低含酸量。光和乙烯处理均能促进果实成熟进程及果皮色泽L*、C*、h*值的下降,加速了果实由绿色到红色再到紫红色的变化进程。曝光和曝光下的乙烯处理均可显著提高果皮的重量及果皮中总酚、总类黄酮、总花色苷及单宁的含量,但遮光下的乙烯处理效果并不显著。在果实成熟度、总酚、总类黄酮、总花色苷及单宁含量等指标上,光与乙烯之间存在交互作用。(2)光介导了乙烯对果皮花色苷类酚类物质合成的调控。在果皮中检测到的20种花色素单糖苷中,曝光显著促进了所有花色苷单体的积累,并提高了甲基花翠素和花翠素类花色苷的比例及3‘5‘/3‘-羟基取代花色苷所占的比例,降低了甲基化/未甲基化、酰基化/未酰基化的比例。乙烯处理也显著提高了所有花色苷单体的含量,且曝光下的乙烯处理对大部分花色苷单体的提高倍数显著高于暗下乙烯处理。曝光和遮光下进行的乙烯处理对果皮中花色苷单体组分的影响各异,曝光下的乙烯处理提高了除二甲花翠素-3-O-(6-O-乙酰化)-葡萄糖苷和二甲花翠素-3-O-葡萄糖苷以外的大部分花色苷单体的含量,而遮光下的乙烯处理则对这两类花色苷的影响较大。曝光下的乙烯处理降低了甲基化/未甲基化、3‘5‘/3‘-羟基取代和酰化/未酰化几种不同修饰方式花色苷的比值,而遮光下的乙烯处理则显著使其比值增大。(3)光介导了乙烯对果皮非花色苷酚类物质合成的调控。在果皮中检测到的16种非花色苷单体酚中,曝光显著促进了所有非花色苷单体酚的积累,提高了黄酮醇类物质所占比例,但降低了黄烷醇类物质所占比例。乙烯处理也显著提高了大部分非花色苷单体酚的含量,且曝光下的乙烯处理对大部分非花色苷单体酚提高的倍数也显著高于暗下乙烯处理。光照和遮光下进行的乙烯处理对非花色苷单体组分的影响存在差异,曝光下的乙烯处理降低了槲皮素-3-O-葡萄糖酸、丁香亭-3-O-葡萄糖苷和原花色素B1二聚体的含量及黄烷醇类物质所占的比例,而遮光下的乙烯处理则提高了槲皮素-3-O-葡萄糖酸、丁香亭-3-O-葡萄糖苷和原花色素B1二聚体的含量及黄烷醇类所占的比例。(4)光影响了乙烯处理对乙烯合成和信号转导相关基因表达的调控。曝光对果实乙烯释放量及果皮ABA和IAA的含量无影响,但可下调乙烯受体相关基因Vv ETR1、Vv ETR2和转录因子Vv EIN2、Vv EIL1、Vv EIN3、Vv ERF1基因的表达。乙烯处理提高了葡萄果实乙烯释放量、内源ABA含量,而降低了内源IAA含量。曝光下的乙烯处理所调控的乙烯合成和信号转导相关基因(Vv ACO1、Vv ACO2、Vv ETR1、Vv ERS1、Vv EIN4和Vv EIN2)的表达模式与遮光下的乙烯处理的结果相反。乙烯处理在曝光下和遮光下均抑制了Vv EIL1和Vv EIN3基因的表达,但却促进下游转录因子Vv ERF1基因的表达。不同处理间乙烯合成基因Vv ACO2和乙烯信号转导下游转录因子Vv ERF1与果实酚类物质合成相关基因的表达模式一致,而上游转录因子Vv EIN3和Vv EIL1与酚类物质合成基因的表达模式不一致。(5)在组织温育培养中,光照抑制了Vv ACO2、Vv EIL1、Vv ERF1基因的表达,但却促进了Vv UFGT和Vv MYBA1基因的表达。乙烯处理促进了Vv ACO2、Vv ERF1、Vv UFGT及Vv MYBA1基因的表达,却抑制了Vv EIL1基因的表达。光影响乙烯对Vv ACO2、Vv ERF1、Vv UFGT和Vv MYBA1基因表达的调控,光照条件下的乙烯处理的Vv ACO2、Vv ERF1及Vv MYBA1转录水平始终高于暗下乙烯处理。光暗交替试验进一步证明,暗条件下的乙烯处理下调了Vv ACO2、Vv ERF1、Vv UFGT及Vv MYBA1基因的转录水平,恢复至光下后的乙烯处理则上调了Vv ACO2、Vv ERF1、Vv UFGT及Vv MYBA1基因的表达,而乙烯所调控的Vv EIL1基因在转录水平上不受光的影响。(6)从果皮中克隆得到两个EIN3基因家族成员Vv EIL1和Vv EIN3,其全长分别为1851 bp和1833 bp,编码616和610个氨基酸,其氨基酸与牡丹、苹果等植物的EIN3蛋白相似性较高。Vv EIL1和Vv EIN3基因在果实、嫩叶、茎及芽等组织中表达水平较高,且光和乙烯处理使其表达下调。构建p ET 32a(+)-Vv EIL1和p ET 32a(+)-Vv EIN3融合重组表达质粒转化大肠杆菌E.coli Rossete(DE3)后能成功表达目标蛋白。构建的融合表达载体p BI221-Vv EIL1-GFP和p BI221-Vv EIN3-GFP,通过PEG介导转化拟南芥原生质体进一步证实Vv EIL1和Vv EIN3转录因子均定位于细胞核中。构建的植物表达载体p CG1301-Vv EIL1、p CG1301-Vv EIN3转化野生型拟南芥(Col-0)及双突变体ein3eil1所获得的Vv EIL1/Col-0、Vv EIN3/Col-0、Vv EIL1/ein3eil1、Vv EIN3/ein3eil1转基因系植株,能分别显著增强或恢复光照条件下的乙烯处理对Col-0野生型和ein3eil1突变体下胚轴伸长的促进作用,光照条件下的乙烯调控拟南芥下胚轴的伸长依赖于Vv EIL1和Vv EIN3,转录因子Vv EIL1和Vv EIN3是光介导乙烯调控转基因株系下胚轴长度差异的关键因子。