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香蕉是呼吸跃变型果实,常温下贮藏很快出现乙烯峰,导致果实成熟快,货架期短。降低贮藏的温度,可以减弱香蕉的呼吸强度,延长贮藏期。然而,香蕉果实对低温十分敏感,在低于13℃时即会出现冷害症状,降低商品价值。因此,深入研究香蕉果实的耐冷和成熟机制,可为提高香蕉果实品质和延长货架期提供重要理论依据。NAC是一类植物特有的转录因子,在植物生长发育和抗逆反应中发挥重要作用。我们前期的研究发现,外源丙烯(乙烯功能类似物)处理可以诱导香蕉果实耐冷性,乙烯和成熟诱导了香蕉MaNAC1和MaNAC2的表达。然而,MaNAC1/2是如何调控丙烯诱导的香蕉果实耐冷性以及成熟的,是否还有其它家族成员的NAC转录因子参与对果实成熟的调控,还不清楚。本论文中,我们深入分析了MaNAC1/2及其它家族成员的NAC转录因子在香蕉果实诱导耐冷性和成熟调控中的作用机制。主要结果如下:1.MaNAC1通过与ICE1-CBF冷信号通路互作来参与丙烯诱导的香蕉果实耐冷性。通过荧光定量分析,发现MaNAC1的表达受低温诱导,外源丙烯在减轻香蕉果实冷害的同时亦明显促进了MaNAC1在低温下的表达。原生质体瞬时表达分析显示,低温及外源乙烯均可以显著诱导MaNAC1基因启动子的活性,这进一步说明MaNAC1能够响应低温逆境,并与丙烯诱导的耐冷性有关。更为重要的是,通过酵母单杂交、凝胶阻滞分析和瞬时表达分析实验,证实MaNAC1是MaICEl的直接靶基因,低温增强了MaICE1结合MaNAC1启动子的能力,并且受到磷酸化修饰的影响。2.香蕉果实成熟过程中,MaNAC1/2与RING类E3泛素连接酶MaXB3相互拮抗地影响乙烯信号和合成。通过转录活性分析,发现MaNAC1和MaNAC2是转录抑制子。经凝胶阻滞分析、染色质免疫共沉淀和瞬时表达分析,表明MaNAC1和Ma NAC2可以直接结合乙烯信号负调控因子MaRTH1和MaERF11的启动子并抑制其表达。蛋白质互作和泛素降解实验发现,RING类E3泛素连接酶MaXB3与MaNAC2、MaACS1和MaACO1互作,并通过26S蛋白酶体途径泛素化降解MaNAC2、MaACS1和MaACO1,进而削弱MaNAC2的转录抑制能力和乙烯合成。更有意思的是,MaNAC1和MaNAC2还可以直接结合MaXB3的启动子并抑制其表达,反馈抑制MaXB3介导的泛素化降解,维持MaNAC2、MaACS1和MaACO1的蛋白稳定性。3.MaSPL1、MaMADS1和MaNAC10-12之间通过形成一个调控乙烯合成的级联网络,来参与香蕉果实成熟过程。为了挖掘与MaNAC1/2作用机制不同的其它家族成员的NACs,从香蕉基因组中分离了11个NAC基因,命名为MaNAC7-17。通过表达分析和转录活性检测,从中挑选出了成熟过程中明显上调的且为转录激活子的MaNAC10-11和明显下调的且为转录抑制子的MaNAC12-14进行后续分析。结果显示,MaNAC10和MaNAC11协同性的直接激活MaACS1和MaACO1的表达,MaNAC12则抑制MaACS1和MaACO1的表达。进一步筛选MaNAC10-14的上游调控因子,发现MaSPL1可以结合MaNAC10/11的启动子并激活其表达,而MaMADS1结合MaNAC12的启动子并抑制其表达。此外,MaXB3也与MaNAC10和MaNAC11互作,并泛素化降解MaNAC10和MaNAC11,进而减弱MaNAC10/11激活MaACS1和MaACO1的能力。