【摘要】：脫落酸(ABA)能夠調(diào)控躍變型果實的成熟,并且ABA能夠在果實成熟過程中促進乙烯的合成及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。但是目前關(guān)于ABA和ABA-乙烯如何協(xié)同調(diào)控成熟相關(guān)的一系列生理生化進程以及ABA與乙烯之間互作的分子機制還研究較少。因此,本課題對綠熟期的櫻桃番茄果實采用外源ABA及ABA生物合成抑制劑(NDGA)處理,結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測序和多種分子生物學(xué)分析手段,探究ABA對番茄果實成熟相關(guān)的次生代謝途徑的影響,以及ABA對乙烯合成及信號響應(yīng)的調(diào)控機理。研究結(jié)果表明:1.外源ABA處理能夠明顯加快番茄的成熟,包括果實變紅、軟化、類胡蘿卜素合成及葉綠素降解,而NDGA處理則會抑制這些生理生化過程。實驗番茄果實的轉(zhuǎn)錄組測序共得到25728個基因,其中10388個基因的表達量受外源ABA/NDGA處理后差異顯著。數(shù)據(jù)表明外源ABA能夠顯著上調(diào)類胡蘿卜素合成及葉綠素降解通路中的關(guān)鍵基因,而NDGA處理則相反。同時,ABA能夠正調(diào)控果實內(nèi)黃酮類化合物的積累及抗氧化系統(tǒng)相關(guān)基因的表達。此外,還發(fā)現(xiàn)抑制內(nèi)源ABA的積累能夠顯著上調(diào)光合作用相關(guān)基因的表達。2.外源ABA、NDGA處理均會改變番茄果實中芳香物質(zhì)的組分及比例。同時,果實中一些重要揮發(fā)物質(zhì)的含量在外源ABA處理后得到明顯提升,但在NDGA處理后卻受顯著抑制,表明ABA對番茄的香氣合成起到正調(diào)控的作用。其中,在C6脂肪酸衍生揮發(fā)物的合成過程中,ABA能夠通過上調(diào)TomloxC、TomloxB和HPL基因的表達及LOX酶的活性從而促進hexanal(己醛)、3-hexenal(3-己烯醛)、(E)-2-hexena(2-己烯醛)的積累。同時,ABA能通過誘導(dǎo)LeAADCs和SlBCAT1的表達來促進氨基酸衍生揮發(fā)物phenylethyl alcohol(苯乙醇)和2-Isobutylthiazole(2-異丁基噻唑)的合成。ABA還可能通過加快果實成熟來影響該通路中LePAR1和LePAR2的表達。并且,ABA能夠?qū)︻惡}卜素衍生途徑中關(guān)鍵基因LeCCD1B的正調(diào)控從而提高6-methyl-5-hepten-2-one(6-甲基-5-庚烯-2-酮)的積累。3.在番茄果實成熟過程中,外源ABA處理能夠顯著提高果實內(nèi)總ABA的含量及乙烯的合成,而NDGA處理的效果則恰好相反。高通量測序并結(jié)合qRT-PCR全時間序列分析結(jié)果表明,ABA能夠通過誘導(dǎo)LeNCED2、NCED4、UGT73B3、PYL9并抑制LeCYP707A1、HAI2基因的表達來影響自身合成、代謝及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。同時,ABA能夠通過影響關(guān)鍵基因LeACS4、LeACS2、LeACO1、LeGR和LeETR6的表達來促進乙烯的合成及信號響應(yīng)。并且,在對番茄進行ABA+1-MCP處理后發(fā)現(xiàn)乙烯對ABA的合成及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)也起到一定的作用。此外,一些特異性調(diào)控乙烯的轉(zhuǎn)錄因子(例如MADS-RIN、TAGL1、CNR和NOR)在轉(zhuǎn)錄水平上也受ABA的影響,暗示ABA可能通過調(diào)控這些轉(zhuǎn)錄因子的表達進而影響乙烯的作用。4.SlAREB1是位于ABA信號通路下游的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子,能夠應(yīng)答ABA信號,誘導(dǎo)乙烯合成相關(guān)基因的表達而促進乙烯的釋放及果實的成熟。NOR屬于NAC轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族,能夠作用于乙烯的上游正調(diào)控乙烯的合成。本研究的實驗數(shù)據(jù)提示,在番茄果實的成熟過程中,SlAREB1和NOR的表達量均受ABA的誘導(dǎo),且SlAREB1的表達量要先于NOR提前出現(xiàn)峰值。通過酵母單雜交(Y1H)、凝膠遷移實驗(EMSA)以及雙熒光素酶分析,證實SlAREB1能夠與NOR的啟動區(qū)域(起始密碼子上游-549~-545 bp)的ABRE元件結(jié)合并激活其轉(zhuǎn)錄。此外,將SlAREB1在番茄果實中瞬態(tài)過表達能夠顯著上調(diào)NOR及乙烯合成關(guān)鍵基因SlACS2、SlACS4和SlACO1的表達。這些研究結(jié)果表明,SlAREB1響應(yīng)ABA信號,介導(dǎo)激活NOR轉(zhuǎn)錄進而促進乙烯的合成,可能是番茄果實成熟過程中ABA參與乙烯生物合成調(diào)控的一種重要分子機制。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S641.2;TS255.3
【圖文】：

圖 1.1 植物類胡蘿卜素生物合成途徑[2]Figure 1.1 The biosynthesis pathway of carotenoids in plants[2]1.1.2 番茄果實成熟過程中葉綠素的代謝通路番茄果實隨著成熟顏色變紅不僅是由于類胡蘿卜素的積累，葉綠素的降解也

圖 2.2 活性氧清除機制[27]Figure 2.2 Reactive oxygen species (ROS) scavenging pathways[27]呼吸作用是活性氧產(chǎn)生的主要來源之一[33]。番茄由于是典型的呼吸躍變型果實，因此其活性氧的合成主要集中在成熟較后期的階段。早前的文獻報道，番

本文編號：2723520