【摘要】：鉀離子是植物細(xì)胞中豐富的陽(yáng)離子,在果實(shí)發(fā)育和植物抗性中起著重要的作用。然而,在草莓(Fragaria×ananassa 果實(shí)成熟和品質(zhì)形成過程中,細(xì)胞鉀離子是如何通過鉀離子通道調(diào)控的至今尚不完全清楚。因此,本文以'甜查理'草莓為試材,對(duì)鉀離子通道FaTPK1在草莓果實(shí)發(fā)育及品質(zhì)形成中的功能進(jìn)行研究。主要結(jié)果和結(jié)論如下:1.通過反轉(zhuǎn)錄PCR克隆了草莓雙孔鉀離子通道基因FaTPK1,綠色熒光蛋白(GFP)亞細(xì)胞定位分析表明FaTPK1定位在液泡膜上。轉(zhuǎn)錄組結(jié)果顯示FaTPK1的mRNA表達(dá)水平在成熟草莓果實(shí)中迅速上升并且維持在較高水平,同時(shí)伴隨著果實(shí)的著色,表明FaTPK1與草莓果實(shí)品質(zhì)有一定關(guān)聯(lián)。2.通過RNA干擾(RNAi)和超表達(dá)(OE)技術(shù)分別對(duì)FaTPK1進(jìn)行沉默和超表達(dá),研究發(fā)現(xiàn)沉默抑制果實(shí)成熟而超表達(dá)起促進(jìn)作用,并與果實(shí)硬度、可溶性糖含量、花色苷含量、ABA含量的變化一致,伴隨著成熟相關(guān)基因,如果實(shí)軟化相關(guān)基因GAL6(β-半乳糖苷酶),XYL2(D-木酮糖還原酶)和PG1(多聚半乳糖酶),花色苷合成基因CHS(查爾酮合成酶)和CHI(查爾酮黃烷酮異構(gòu)酶),以及糖轉(zhuǎn)運(yùn)基因SUT1(蔗糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白)的變化,沉默F(xiàn)aTPK1后這些基因表達(dá)量降低,超表達(dá)則升高。表明FaTPK1促進(jìn)草莓果實(shí)的成熟。3.此外,調(diào)控FaTPK1的變化影響果實(shí)對(duì)草毒灰霉(Botytis cinerea)的敏感性。將草莓灰霉孢子懸浮液(106 CFU·ml-1)接種到草莓果實(shí)上,5d后出現(xiàn)病變,而FaTPK1-RNAi果實(shí)只出現(xiàn)輕微感染。相比之下,對(duì)照果實(shí)具有中等感染水平,FaTPK1-OE果實(shí)在接種后5 d嚴(yán)重感染。與對(duì)照相比,FaTPK1-RNAi果實(shí)對(duì)灰霉病有明顯的抗性,相反,FaTPK1-OE果實(shí)對(duì)病原體比較敏感,表明FaTPK1可能影響草莓果實(shí)對(duì)病原菌的敏感性。4.等溫?zé)崃康味?iTC)試驗(yàn)結(jié)果顯示大腸桿菌原核表達(dá)FaTPK1融合蛋白具有結(jié)合鉀離子的能力,結(jié)合常數(shù)為2.1×10-3M-1,解離常數(shù)為476μM。通過K+吸收缺陷型大腸桿菌突變株LB2003,分析草莓TPK1吸收鉀的特性。將FaTPK1克隆到大腸桿菌LB2003中進(jìn)行表達(dá),通過RT-PCR分析突變菌株中FaTPK1的表達(dá),結(jié)果顯示FaTPK1能恢復(fù)LB2003在低K+培養(yǎng)基中的生長(zhǎng)。鉀吸收試驗(yàn)結(jié)果顯示在FaTPK1轉(zhuǎn)化菌株中K+吸收水平升高,表明在低鉀狀態(tài)下FaTPK1可恢復(fù)LB2003對(duì)鉀離子的吸收。因此,草莓TPK1是一種普遍表達(dá)的,液泡膜定位的K+通道,并在調(diào)控果實(shí)成熟和品質(zhì)形成中起著重要作用。
【圖文】：

大學(xué)博士學(xué)位論文邐第一章功能（Ｓｈａｕｌ，邋２００２；邋Ｐｉｃｈｗａ／．，邋２００１）。液泡中儲(chǔ)存的養(yǎng)分參與植物生命活動(dòng)的許多ａｒｐａｎｅｔｏ等用分離的液泡試驗(yàn)，證明了甜菜根蓮的液泡（Ｃａｒｐａｎｅｔｏｄｗ／．．邋２００１）有Ｉｔ能，通過離子通道來(lái)影響?zhàn)B分吸收及轉(zhuǎn)運(yùn)過程。植物液泡還對(duì)植物鹽堿等有害物質(zhì)用（Ｔａｙｌｏｒｅｒａ／．，２０００）。糖分的積累在果實(shí)發(fā)育成熟和品質(zhì)形成過程中具有重要育過程有三個(gè)截然不同的，重疊階段：細(xì)胞分裂（早期階段），，細(xì)胞擴(kuò)增（中期））。大部分細(xì)胞的體積在中央大液泡和滲透的作用下擴(kuò)大，決定果實(shí)的大�。ǎ龋�，邋１９實(shí)生長(zhǎng)過程中，Ｈ＋耦合的可溶性糖積累主要在液泡中，并且果實(shí)發(fā)育期間液泡的滲入蔗糖含量的控制（ＢｅａＵｖｏｉｔｅＭ／．，２０１４）。Ｋ＋的平衡對(duì)維持液泡滲透勢(shì)具有極其液泡作為鉀的儲(chǔ)存庫(kù)，在促進(jìn)果實(shí)發(fā)育及品質(zhì)形成中起著重要的作用。逡逑物鉀離子通道及轉(zhuǎn)運(yùn)體研究進(jìn)展逡逑物中，已經(jīng)有大量的鉀通道和鉀轉(zhuǎn)運(yùn)體被克隆和鑒定（Ｍａｓｅｒ邋ｅＭ／．，邋２００１；邋Ｗａｒｄ邋ｅ？？／．要包括三大家族：Ｓｈａｋｅｒ、ＴＰＫ邋和邋Ｋｉｒ－ｌｉｋｅ邋（ＶＳｒｙ邋ａｎｄ邋Ｓｅｎｔｅｎａｃ，邋２００３；邋Ｇａｍｂａｌｅ邋ａｎｄ邋Ｕｏｚｅｂａｕｄｙ打ａ／．，邋２００７；邋Ｗａｎｇ邋ａｎｄ邋Ｗｕ，邋２０１３）。擬南芥植物鉀離子通道的表達(dá)模式（圖１－導(dǎo)及調(diào)控通路（圖１－２）研究比較深入。逡逑

ＳｑＲＴ－ＰＣＲ來(lái)研究草莓果實(shí)發(fā)育階段的中７＾７７＾７的表達(dá)水平。取小綠，褪綠，白果，始紅，片逡逑紅，全紅的草莓果實(shí)作為試材，提取總ＲＮＡ，用半定量分析６個(gè)時(shí)期中而：ＴＰＤ基因的表達(dá)水平，逡逑由
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S668.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2696402