论文部分内容阅读
桃是我国广泛栽培的重要核果类果树作物,同时也是国际公认的蔷薇科中的模式植物之一。同其它核果类果实类似,形成高度木质化的内果皮结构是桃果实发育过程中的一个重要特征。为了系统研究硬核期桃内果皮的发育形成机制,本研究以“久保”桃(Prunus persica L. cv. Okubo)为试材,通过测定硬核期果实生长参数,观察内果皮木质素的沉积动态确定果实硬核期;利用基于双向电泳和质谱的蛋白质组学技术识别鉴定了硬核期内果皮和中果皮的差异表达蛋白;克隆可能参与内果皮发育木质化的NAC和MYB类转录因子,并对这些基因在硬核期间的表达谱进行分析。研究结果如下:(1)果实生长参数和木质素沉积动态分析表明,内果皮发育木质化始于幼果快速生长期至果实硬核期的过渡期期间,即盛花期后35至45天。此期间木质素沉积由种子腔附近开始逐渐向外扩展,内果皮木质素含量也呈明显的指数型增长。(2)双向电泳蛋白质表达谱分析表明,硬核期内果皮和中果皮中的蛋白质点数均出现明显减少。通过差异双向电泳表达谱分析,共发现68个在硬核期内果皮和中果皮中都存在差异表达的蛋白质点。进一步质谱鉴定表明,这些差异表达的蛋白质点分别属于主要代谢、次生代谢、胁迫响应、蛋白质代谢、细胞结构形成和信号转导等功能途径。综合蛋白质表达谱和质谱鉴定结果,本试验发现硬核期内果皮的主要代谢途径受了到明显抑制,但是其中参与三羧酸循环的关键酶——丙酮酸脱氢酶的丰度却出现了异常增高(上调19.9倍),且其丰度变化与内果皮木质素变化呈高度正相关(R=0.940),因此推测它可能与内果皮的发育木质化过程有关;本研究发现硬核期桃内果皮的木质素生物合成途径与类黄酮生物合成途径相关酶类在蛋白质组学水平上存在明显的竞争关系,即内果皮在幼果快速生长期以类黄酮生物合成为主,在果实硬核期转为以木质素生物合成为主;本研究发现硬核期桃内果皮中存在组织特异的氧化胁迫现象,并推测它可能是激活内果皮发育木质化过程中细胞程序性死亡机制的重要因素之一。(3)本研究采用同源基因克隆法,从桃中克隆了2个NAC类转录因子和4个MYB类转录因子的全长编码区。氨基酸序列和系统进化分析表明,PpNST1/SND1和PpMYB46/63/83/85与毛果杨和拟南芥等参与调控次生细胞壁形成和木质化的NAC/MYB类转录因子具有较高同源性。荧光实时定量PCR分析表明,这些转录因子的基因表达水平随内果皮的木质化程度加强而不断升高,并于盛花期后52或59d达到最高表达量(上调10.0至325.2倍),且它们在内果皮中的表达水平都远高于中果皮。对PpNST1/SND1和PpMYB46/63/83/85下游可能的作用靶标进行进一步的表达分析表明,它们可能在内果皮发育木质化的转录调控网络中扮演重要角色。