本文關鍵詞：MdCIPKs在蘋果果實發(fā)育中的作用及機理分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《中國農(nóng)業(yè)大學》 2015年

MdCIPKs在蘋果果實發(fā)育中的作用及機理分析

黨瑞紅  

【摘要】：果實發(fā)育和成熟調控是果樹學科的熱點和核心問題。根據(jù)果實發(fā)育和成熟的生理特片,果實可分為呼吸躍變和非呼吸躍變兩個主要類型。多年來,人們圍繞果實發(fā)育機理開展了大量研究,但這些研究多集中在果實發(fā)育及成熟過程中生理生化代謝的變化上,而對操縱生理生化代謝的機理了解甚少。近年來,隨著分子生物學和細胞生物學的快速發(fā)展,人們逐步認識到,一切代謝調控的基礎是細胞信號轉導。蘋果是世界四大水果之一,也是典型的呼吸躍變型果實。本研究以蘋果金冠為材料,試圖從細胞信號轉導的角度,深入解析蘋果果實發(fā)育和成熟的分子基礎。 生物信息學分析表明,蘋果基因組中含有18個MdCIPK成員。該家族成員屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,具有激酶域、調節(jié)域和連接域,激酶域有ATP酶結合位點,調節(jié)域具有NAL/FISL基序和PPI位點。MdCIPKs時空表達分析表明,在18個MdCIPKs成員中,MdCIPK12的表達特征與蘋果果實發(fā)育和成熟進程關系尤為密切,因此,MdCIPK12可能與蘋果果實發(fā)育和成熟有關。 藥理學試驗表明,乙烯合成前體ACC處理蘋果果實可大幅誘導MdCIPK12的表達。相反,乙烯受體抑制劑MCP處理果實可明顯抑制MdCIPK12的表達,在蘋果果實愈傷組織中,干擾乙烯信號轉導核心組分MdEIN2的表達,可明顯抑制MdCIPK12的表達,且在培養(yǎng)基中添加ACC也不能提高MdCIPK12表達。以上結果表明,MdCIPK12參與了乙烯信號轉導,位于MdEIN2(?)言號下游,同時也暗示著MdCIPK12在果實發(fā)育和果實成熟中可能起著重要作用。 利用VIGS-TRV系統(tǒng),在番茄果實中干擾MdCIPK12同源基因SlCIPK12的表達,可顯著延緩番茄果實的發(fā)育和成熟進程,說明CIPK12在蘋果果實發(fā)育和成熟過程中可能起著重要作用。為進一步證實CIPK12在果實發(fā)育和成熟調控中的作用,我們建立了番茄穩(wěn)定轉基因體系。在反義干擾SlCIPK12的穩(wěn)定轉基因株系中,與對照相比,果實的發(fā)育和成熟進程明顯延緩,同時,一系列乙烯信號通路基因(SlETR3、SlETR4、SlETR6、SlEIN2、SlCTR1)及果實成熟相關基因的表達(色素代謝路徑基因SlGGPSl.SlGGPS2.SlPSYl.SlPSY2.SlZDS.SlPDS.SlBcyc基因和糖運輸相關SlSUT1)下調,以上結果表明CIPK12在蘋果果實發(fā)育和成熟進程中的確起著重要作用。 為深入了解MdCIPK12調控果實發(fā)育和成熟的機理,研究進一步揭示了MdCIPK12的物理互作蛋白。雙分子熒光分析(BiFC)表明,MdCIPK12可與蘋果核苷二磷酸蛋白激酶(Nucleoside diphosphate kinase,NDPK) MdNDPKl互作。亞細胞定位顯示兩者都位于質膜區(qū)域和內質網(wǎng),免疫共沉淀驗證了MdCIPK12與MdNDPK1的互作關系。進一步分析發(fā)現(xiàn),在蘋果果實發(fā)育和成熟進程中,MdNDPK1和MdCIPK12有著相似的表達和應答特征,均在果實發(fā)育后期上調表達,表達受ACC誘導和MCP的抑制,且MdCIPK12和MdNDPK1表達均可響應ABA、蔗糖、鹽脅迫和干旱刺激。這些結果說明,MdCIPK12-MdNDPKl信號通路在蘋果果實發(fā)育和成熟過程中起著重要作用。 總之,本研究通過各種現(xiàn)代分子生物學技術,發(fā)現(xiàn)MdCIPK12在蘋果果實發(fā)育和成熟調控中起著重要作用,并揭示了MdCIPK12的作用可能和乙烯信號轉導有著密切關系,且與MdNDPK1信號蛋白存在著物理互作關系。該研究大大加深了對蘋果果實發(fā)育及成熟調控機理的認識,對進一步深入解析躍變型果實發(fā)育和成熟調控的分子機理奠定了基礎,同時對今后通過基因工程實現(xiàn)果樹果實發(fā)育調控及品質改良具有一定的指導意義。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S661.1
【目錄】：

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本文編號：247877