MdRAV1介导赤霉素抑制苹果果实成熟的分子机制

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lidongying
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苹果(Malus domestica)是重要的园艺作物,其采后的贮藏性直接影响苹果的经济价值。作为呼吸跃变型果实,苹果果实的成熟主要受植物激素乙烯的调控。现有研究表明赤霉素能够抑制呼吸跃变型果实乙烯的合成,但其中的分子机制尚不清晰。本研究以苹果为试材,利用外源GA3处理成熟期采收的果实,发现GA3延缓了果实后熟的进程。通过转录组测序筛选到一个与乙烯信号转导途径相关的差异表达基因 MdRAV1,GA3处理显著促进了 MdRAV1的表达。通过酵母单杂交、GUS等试验证明了 MdRAV1可以直接结合乙烯合成关键基因MdACS1的启动子,并抑制其活性,进而调控果实成熟过程中乙烯的合成。主要研究结果如下:1.外源GA3处理显著抑制苹果果实乙烯生成及成熟。利用GA3处理成熟期的苹果果实,未做任何处理的果实作为对照,室温贮藏20 d。通过测定果实成熟过程中乙烯生成量、硬度及可溶性固形物含量,发现GA3处理果实的乙烯生成量显著低于对照,硬度比对照高,而可溶性固形物含量在两者间无明显差异。2.外源GA3处理显著抑制苹果果实成熟过程中乙烯合成关键基因的表达。利用荧光定量PCR检测乙烯合成关键基因的表达,发现对照果实中MdACS1、MdACO1的表达模式与乙烯生成量的变化趋势一致,GA3处理能够显著抑制MdACS1、MdACO1的表达。3.外源GA3处理显著促进苹果果实成熟过程中 MdRAV1的表达。对室温贮藏第10d的对照果实及GA3处理果实进行转录组测序,发现了1个与乙烯信号转导途径相关的差异表达基因 MdRAV1。荧光定量PCR检测发现GA3处理果实中 MdRAV1的表达量显著高于对照。4.外源赤霉素合成抑制剂多效唑(PAC)处理显著促进苹果果实乙烯生成及成熟。为了进一步明确内源赤霉素对苹果果实成熟的影响,利用PAC处理发育阶段的苹果果实,未做任何处理的果实作为对照,室温贮藏35 d。通过测定果实成熟过程中乙烯生成量及硬度,发现PAC处理果实的乙烯生成量显著高于对照。与对照相比,PAC处理显著促进苹果果实中MdACS1、MdACO1的表达、抑制 MdRAV1的表达。5. MdRAV1直接结合MdACS1的启动子并负调控其转录。通过酵母单杂交、EMSA、ChIP-PCR试验发现 MdRAV1能够结合MdACS1的启动子。通过GUS报告基因试验发现 MdRAV1能够抑制MdACS1启动子的活性,并且外源GA3处理可以进一步增强 MdRAV1对MdACS1启动子活性的抑制作用。6. MdRAV1与MdGAI-like互作可能参与抑制苹果果实成熟过程中乙烯生成。为了明确赤霉素是如何通过 MdRAV1抑制苹果果实乙烯生成,以 MdRAV1为诱饵进行了苹果果实酵母cDNA文库的筛选,发现了一个赤霉素信号转导途径中DELLA蛋白MdGAI-like。酵母双杂交试验结果表明 MdRAV1与MdGAI-like互作。以上结果表明:外源GA3处理苹果果实后显著促进 MdRAV1的表达, MdRAV1结合MdACS1的启动子并抑制其活性,从而抑制MdACS1的转录。 MdRAV1与MdGAI-like互作可能参与赤霉素抑制苹果果实乙烯合成。本研究初步阐明了赤霉素抑制苹果果实乙烯合成的分子机制,为通过人工手段延长苹果果实贮藏性提供了重要的理论依据。
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