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柿(Diospyros kaki)主要分为甜柿和涩柿,其中涩柿需经采后脱涩处理后方可食用。高浓度CO2处理是最常用的涩柿采后脱涩处理技术,主要是利用低氧环境促使果实进行无氧呼吸增加乙醛含量,进而与可溶性单宁缩合成不可溶聚合物,去除果实涩味。本实验以课题组前期采集并经高浓度CO2处理的‘镜面柿’为材料,通过转录组数据分析,挖掘差异表达的乙醛代谢末端三个基因家族成员(丙酮酸激酶,PK;丙酮酸脱羧酶,PDC;乙醇脱氢酶,ADH),获得柿果实采后脱涩相关的新靶标基因。主要结果如下:1.克隆了柿果实脱涩过程中乙醛代谢相关基因。基于转录组数据的KEGG分析结果显示,柿果实脱涩进程中无氧呼吸相关的差异表达基因富集于糖酵解途径,包括15个结构基因,分别属于ADH、PDC和PK家族。利用RACE(Rapid amplification of cDNA ends)技术验证获得12个基因(三个家族各有4个成员),分析其核苷酸序列、氨基酸结构以及进化关系发现,其中DkADH1(JX117841.1)、DkPDC1/2/3(JX117844.1-6.1)和DkPK1/2/6/8(KU130358.1-9.1/KU130363.1/KY292503.1)为已报道基因,据此将剩余基因分别命名为DkADH4/5(EVM0023012/EVM0010955.1)、DkADH6和DkPDC6(EVM0028451)。所得ADH和PDC成员保守性较高,其中4个ADH成员都属于中链ADH亚家族,含有ADH-N结构域、Zn2+结合位点和NAD(+)结合蛋白的基因结构域,仅NAD结合蛋白种类有所区别;4个PDC成员都具有TPP依赖性氧化酶结构域特征。然而4个PK成员则因序列差异分别聚类到两个亚家族中,聚类分析结果表明DkPK1、DkPK2和DkPK8属于PKc亚家族,而DkPK6则属于PKp亚家族。2.分析了无氧呼吸相关的差异表达基因在柿果实脱涩过程中的表达模式。首先利用实时定量PCR,比较分析了12个差异表达基因在对照及经高浓度CO2处理‘镜面柿’中的转录模式,发现DkADH1、DkPDC1/2和DkPK1/2不仅在各自家族中转录丰度较高,而且受高浓度CO2处理诱导倍数较高,在处理1 d时,分别增强14.1、22.6、29.9、3.2和3.7倍。这一结果与已报道的DkADH1和DkPDC1/2表达模式一致,此外还验证了DkPK1/2作为柿果实采后脱涩相关的新靶标基因的可能性。3.筛选了调控DkPK1的转录因子。参考‘油柿’基因组(http://www.kakiwi.zju.edu.cn/cgi-bin/persimmon/index.cgi),克隆了DkPK1基因起始密码子上游-1225bp-1bp的序列,分析其顺式作用元件发现,可被转录因子ERF识别的元件数量最多。实验同时尝试了DkPK2起始密码子上游序列的克隆,但是未获得理想结果。此外,利用转录组分析DkPK1表达相关性,发现回归系数大于0.9968且差异表达上调高于8倍的转录因子中ERF家族成员最多。进而利用双荧光素酶体系,分析了ERF转录因子对DkPK1启动子的调控效应,结果显示DkERF18和DkERF24可诱导DkPK1启动子活性,且存在协同增效效应。同时,双分子荧光互补实验表明DkERF18和DkERF24存在蛋白互作,因此推测两个转录因子可能通过形成蛋白复合体的形式对DkPK1进行协同增效调控。综上所述,本论文发现了响应低氧处理参与柿果实脱涩新的靶标基因(DkPK1/2),并初步分析了DkERF对DkPK1启动子调控效应。这些结果,拓展了柿果实采后脱涩过程的靶基因范畴。