本文關鍵詞：DNA甲基化和microRNA調控紅梨果皮著色的機制研究

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【摘要】：果皮色澤是重要的果實外觀品質之一,紅梨色澤的形成主要源于果皮中花青苷的積累。目前通過經典遺傳學手段對花青苷合成的調控機制已經有了比較深入的研究,但DNA甲基化和microRNA(miRNA)對紅梨果皮著色的調控研究較少。本研究以綠皮梨'早酥'及其紅色芽變'早酥紅,(現(xiàn)已正式命名為'紅早酥'),紅色砂梨品種'滿天紅'和'美人酥',紅色西洋梨品種'凱斯凱德'為主要試材,探討了 DNA甲基化和miRNA對紅梨著色調控的相關機制,同時篩選了光敏感型紅梨材料,主要研究成果如下:1、'早酥紅'各組織的花青苷含量顯著高于'早酥',且'早酥紅'條紋著色成熟果中紅條紋的花青苷含量高于綠條紋�；虮磉_結果顯示,PpPAL1、PpPAL2、PpCHS1、PpCHS2、PpCHT1、PpCHI2、PpCHI3、PpF3H、PpDFR1和PpANS等基因的表達量在幼嫩組織里面要顯著高于成熟組織,而PpUFGT2和PpMY210的表達則與花青苷的積累呈現(xiàn)顯著的正相關,但是不同材料上PpUFGT2和PpMYB10基因編碼區(qū)和啟動子區(qū)域均未產生序列變異。對不同材料上PpMYB10基因啟動子區(qū)域的甲基化水平進行分析發(fā)現(xiàn),紅色材料上的甲基化水平要顯著低于綠色材料。因此我們推測,MYB10啟動子區(qū)域的去甲基化與'早酥'梨紅色芽變'早酥紅'及'早酥紅'紅色條紋果皮的花青苷積累有關。2、紅色砂梨品種'滿天紅'和紅色西洋梨品種'凱斯凱德'對采前套袋和采后紫外光/可見光誘導處理同樣具有不同的響應模式。去袋10天后和采后紫外光/可見光處理10天后,砂梨品種'滿天紅'可以積累較多的花青苷,而西洋梨品種'凱斯凱德'幾乎沒有著色。PAL和DFR的酶活性在'滿天紅'著色過程中升高�；虮磉_結果顯示,PpCHS3、PpCHI3、PpUFGT1和PpMYB10等4個基因的轉錄在套袋和采后紫外光/可見光處理過程中與花青苷的積累呈顯著正相關,說明這4個基因可能是梨上調控花青苷合成的關鍵基因。3、去袋后,'美人酥'果皮花青苷逐漸積累,花青苷合成相關結構基因和轉錄因子基因表達上調。通過sRNA和降解組測序,發(fā)現(xiàn)在梨果皮中表達的27個miR156家族成員,并發(fā)現(xiàn)4個可以被miR156降解的SPL基因。通過梨全基因組SPL家族成員鑒定,發(fā)現(xiàn)19個PpSPL成員,其中11個成員擁有miR156的剪切位點。在'美人酥'果皮著色過程中,miR156表達上調,而PpSPL基因中,PpSPL2、PpSPL5、PpSPL7、PpSPL9、PpSPL1O、PpSPL13、PpSPL16、PpSPL17和PpSPL18的表達下調。酵母雙雜結果顯示,梨上調控花青苷合成的3類轉錄因子可以形成MYB/bHLH/WD40轉錄因子復合體,并且PpSPL10和PpSPL13與PpMYB10存在互作。結合前人的研究結果和本試驗的數據,我們提出了以下假說:黑暗中,由于miR156的低表達,高表達的SPL通過破壞MYB/bHLH/WD40蛋白復合體的形成,進而抑制CHS、AN和UFGT的表達來負調控花青苷的合成。去袋進行重曝光后,miR156上調表達并降解SPL基因,使得MYB/bHLH/WD40蛋白復合體重新形成,從而促進了花青苷合成相關結構基因的表達,并最終誘導花青苷的合成。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S661.2

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本文編號：1265898