生長素通過MdARF5誘導(dǎo)蘋果(Malus domestica)果實(shí)乙烯合成及果實(shí)成熟的機(jī)理研究
發(fā)布時間:2021-10-15 23:08
蘋果(Malus domestica)是世界上栽培面積最大的果樹之一,其果實(shí)酸甜可口,色澤鮮艷,具有極高的經(jīng)濟(jì)價值。目前蘋果成熟期較為集中,為了保證周年供應(yīng)大多數(shù)品種的蘋果采摘后都需要保存于不同條件下以保鮮,而后分批取出售賣,所以對其貯藏過程中成熟的調(diào)控直接影響了蘋果果實(shí)的經(jīng)濟(jì)價值。蘋果果實(shí)是一種典型的呼吸躍變型果實(shí),乙烯直接調(diào)控果實(shí)的成熟期及貯藏性。研究蘋果果實(shí)成熟過程中乙烯的合成,對人工調(diào)控蘋果果實(shí)成熟期、提高果實(shí)的貯藏性有著重要的意義。乙烯合成的調(diào)控是一個復(fù)雜的生理過程,受到植物體內(nèi)許多激素及轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控。生長素作為植物生長發(fā)育中不可或缺的激素,近年來園藝領(lǐng)域研究中有報道指出生長素能夠影響果實(shí)乙烯的合成及果實(shí)的成熟。但是生長素調(diào)控果實(shí)乙烯合成及果實(shí)成熟的分子機(jī)理卻仍不清楚。本研究以‘金冠’蘋果為試材,以化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、人工合成的生長素類似物萘乙酸(naphthaleneacetic acid,NAA)作為試劑處理蘋果果實(shí)。結(jié)果表明NAA在果實(shí)不具備自然后熟能力(貯藏過程不發(fā)生呼吸躍變)的時候就能夠誘導(dǎo)蘋果果實(shí)乙烯的產(chǎn)生,開啟果實(shí)的成熟進(jìn)程。通過轉(zhuǎn)錄組測序篩選到了一個差異表達(dá)的生長...
【文章來源】:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】:107 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
植物乙烯合成途徑及楊氏循環(huán)示意圖(VandePoeletal.,2012)
調(diào)控反應(yīng)(殷學(xué)仁等,2009)。當(dāng)乙烯不存在時,乙烯受體(ETR1、ETR2、ERS1、ERS2和EIN4)與CTR1蛋白互作抑制乙烯信號的傳遞。乙烯存在時,乙烯會結(jié)合其受體并釋放CTR1蛋白,從而降低CTR1蛋白對其下游EIN2蛋白的抑制活性。被激活的EIN2蛋白會釋放其羧基端的CEND區(qū)域,進(jìn)而CEND區(qū)域進(jìn)入細(xì)胞核將乙烯信號傳遞至乙烯一級轉(zhuǎn)錄因子EIN3/EIL并激活其活性(AlonsoandStepanova,2004;GuoandEcker,2004)。最后EIN3作為轉(zhuǎn)錄激活子激活乙烯二級轉(zhuǎn)錄因子ERF(ethyleneresponsefactor)的表達(dá),從而由ERF調(diào)控各種乙烯應(yīng)答及相關(guān)的乙烯反應(yīng)(圖2)(潘延云等,2003;安豐英和郭紅衛(wèi),2006)。圖2植物乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)模式圖(根據(jù)潘延云等,2003的報道繪制)Fig.2Themodelofethylenesignalingtransductionpathwayinplant
前言12萘乙酸(naphthaleneaceticacid,NAA)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyaceticacid,2,4-D)等也在生產(chǎn)中作為生長素代替物被廣泛使用(Ljung,2013)。生長素的體內(nèi)合成依據(jù)其合成前體分成了依賴色氨酸和不依賴色氨酸途徑,高等植物中主要以色氨酸依賴途徑為主(Zhaoetal.,2002)。而色氨酸依賴途徑根據(jù)其中間產(chǎn)物的不同又分為三條不同的合成通路,分別是吲哚乙醛(indole-3-acetaldehyde,IAOx)通路、吲哚乙酰(indole-3-acetamine,IAM)途徑和吲哚丙酮酸(indole-3-pyruvicacid,IPA/IPyA)途徑。其中IPA途徑為植物生長素合成的主要途徑,它由兩步反應(yīng)組成,首先色氨酸被色氨酸轉(zhuǎn)氨酶(tryptophanaminotransferase1/tryptophanaminotransferaserelated,TAA1/TAR)催化生成IPA,IPA再由核黃素雙加氧酶(flavinmonooxygenases)家族基因YUCCA(YUC)氧化生成IAA(圖3)(王家利等,2012;Taoetal.,2008;Korasicketal.,2013)。圖3植物生長素合成途徑(王家利等,2012)Fig.3Theauxinbiosyntheticpathwayinplant在果實(shí)中生長素的合成主要在種子中,IPA途徑是果實(shí)生長素合成的主要途徑(Gallavottietal.,2008;LeClereetal.,2010)。生長素在種子中合成后經(jīng)由運(yùn)輸載體將其運(yùn)輸?shù)礁鱾部位,AUX/LAX蛋白主要負(fù)責(zé)生長素輸入,控制IAA由胞外向胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn),而PIN蛋白主要負(fù)責(zé)IAA由胞內(nèi)向外運(yùn)輸以及IAA的極性定向運(yùn)輸(PetrasekandFriml,2009)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]ARF和Aux/IAA調(diào)控果實(shí)發(fā)育成熟機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 胡曉,侯旭,袁雪,管丹,劉悅萍. 生物技術(shù)通報. 2017(12)
[2]不同蘋果品種在貯藏過程中果實(shí)質(zhì)構(gòu)的變化[J]. 楊玲,叢佩華,王強(qiáng),康國棟. 果樹學(xué)報. 2016(11)
[3]植物AP2/ERF類轉(zhuǎn)錄因子研究進(jìn)展[J]. 張計(jì)育,王慶菊,郭忠仁. 遺傳. 2012(07)
[4]生長素合成途徑的研究進(jìn)展[J]. 王家利,劉冬成,郭小麗,張愛民. 植物學(xué)報. 2012(03)
[5]乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與果實(shí)成熟衰老的研究進(jìn)展[J]. 殷學(xué)仁,張波,李鮮,陳昆松. 園藝學(xué)報. 2009(01)
[6]植物GH3基因家族的功能研究概況[J]. 黎穎,左開井,唐克軒. 植物學(xué)通報. 2008(05)
[7]植物ACC合成酶的分子生物學(xué)[J]. 萬小榮,李玲. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2007(03)
[8]不同品種蘋果采后后熟軟化過程中細(xì)胞壁多糖的降解[J]. 金昌海,水野雅史,闞娟,索標(biāo),汪志君,土田廣信. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報. 2006(06)
[9]乙烯的生物合成與信號傳遞[J]. 陳濤,張勁松. 植物學(xué)通報. 2006(05)
[10]乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制[J]. 安豐英,郭紅衛(wèi). 植物學(xué)通報. 2006(05)
本文編號:3438780
【文章來源】:沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)遼寧省
【文章頁數(shù)】:107 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
植物乙烯合成途徑及楊氏循環(huán)示意圖(VandePoeletal.,2012)
調(diào)控反應(yīng)(殷學(xué)仁等,2009)。當(dāng)乙烯不存在時,乙烯受體(ETR1、ETR2、ERS1、ERS2和EIN4)與CTR1蛋白互作抑制乙烯信號的傳遞。乙烯存在時,乙烯會結(jié)合其受體并釋放CTR1蛋白,從而降低CTR1蛋白對其下游EIN2蛋白的抑制活性。被激活的EIN2蛋白會釋放其羧基端的CEND區(qū)域,進(jìn)而CEND區(qū)域進(jìn)入細(xì)胞核將乙烯信號傳遞至乙烯一級轉(zhuǎn)錄因子EIN3/EIL并激活其活性(AlonsoandStepanova,2004;GuoandEcker,2004)。最后EIN3作為轉(zhuǎn)錄激活子激活乙烯二級轉(zhuǎn)錄因子ERF(ethyleneresponsefactor)的表達(dá),從而由ERF調(diào)控各種乙烯應(yīng)答及相關(guān)的乙烯反應(yīng)(圖2)(潘延云等,2003;安豐英和郭紅衛(wèi),2006)。圖2植物乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)模式圖(根據(jù)潘延云等,2003的報道繪制)Fig.2Themodelofethylenesignalingtransductionpathwayinplant
前言12萘乙酸(naphthaleneaceticacid,NAA)、2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-dichlorophenoxyaceticacid,2,4-D)等也在生產(chǎn)中作為生長素代替物被廣泛使用(Ljung,2013)。生長素的體內(nèi)合成依據(jù)其合成前體分成了依賴色氨酸和不依賴色氨酸途徑,高等植物中主要以色氨酸依賴途徑為主(Zhaoetal.,2002)。而色氨酸依賴途徑根據(jù)其中間產(chǎn)物的不同又分為三條不同的合成通路,分別是吲哚乙醛(indole-3-acetaldehyde,IAOx)通路、吲哚乙酰(indole-3-acetamine,IAM)途徑和吲哚丙酮酸(indole-3-pyruvicacid,IPA/IPyA)途徑。其中IPA途徑為植物生長素合成的主要途徑,它由兩步反應(yīng)組成,首先色氨酸被色氨酸轉(zhuǎn)氨酶(tryptophanaminotransferase1/tryptophanaminotransferaserelated,TAA1/TAR)催化生成IPA,IPA再由核黃素雙加氧酶(flavinmonooxygenases)家族基因YUCCA(YUC)氧化生成IAA(圖3)(王家利等,2012;Taoetal.,2008;Korasicketal.,2013)。圖3植物生長素合成途徑(王家利等,2012)Fig.3Theauxinbiosyntheticpathwayinplant在果實(shí)中生長素的合成主要在種子中,IPA途徑是果實(shí)生長素合成的主要途徑(Gallavottietal.,2008;LeClereetal.,2010)。生長素在種子中合成后經(jīng)由運(yùn)輸載體將其運(yùn)輸?shù)礁鱾部位,AUX/LAX蛋白主要負(fù)責(zé)生長素輸入,控制IAA由胞外向胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn),而PIN蛋白主要負(fù)責(zé)IAA由胞內(nèi)向外運(yùn)輸以及IAA的極性定向運(yùn)輸(PetrasekandFriml,2009)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]ARF和Aux/IAA調(diào)控果實(shí)發(fā)育成熟機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 胡曉,侯旭,袁雪,管丹,劉悅萍. 生物技術(shù)通報. 2017(12)
[2]不同蘋果品種在貯藏過程中果實(shí)質(zhì)構(gòu)的變化[J]. 楊玲,叢佩華,王強(qiáng),康國棟. 果樹學(xué)報. 2016(11)
[3]植物AP2/ERF類轉(zhuǎn)錄因子研究進(jìn)展[J]. 張計(jì)育,王慶菊,郭忠仁. 遺傳. 2012(07)
[4]生長素合成途徑的研究進(jìn)展[J]. 王家利,劉冬成,郭小麗,張愛民. 植物學(xué)報. 2012(03)
[5]乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與果實(shí)成熟衰老的研究進(jìn)展[J]. 殷學(xué)仁,張波,李鮮,陳昆松. 園藝學(xué)報. 2009(01)
[6]植物GH3基因家族的功能研究概況[J]. 黎穎,左開井,唐克軒. 植物學(xué)通報. 2008(05)
[7]植物ACC合成酶的分子生物學(xué)[J]. 萬小榮,李玲. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué). 2007(03)
[8]不同品種蘋果采后后熟軟化過程中細(xì)胞壁多糖的降解[J]. 金昌海,水野雅史,闞娟,索標(biāo),汪志君,土田廣信. 植物生理與分子生物學(xué)學(xué)報. 2006(06)
[9]乙烯的生物合成與信號傳遞[J]. 陳濤,張勁松. 植物學(xué)通報. 2006(05)
[10]乙烯信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子機(jī)制[J]. 安豐英,郭紅衛(wèi). 植物學(xué)通報. 2006(05)
本文編號:3438780
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