FRUITFULL調(diào)控番茄果實(shí)發(fā)育與成熟的機(jī)理研究.pdf

1、果實(shí)是植物繁衍后代的重要器官，也是人類膳食結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其發(fā)育與成熟過(guò)程一直備受研究者關(guān)注。番茄(Solanumlycopersicum)屬于研究漿果類植物發(fā)育成熟的模式植物，通過(guò)對(duì)番茄果實(shí)發(fā)育成熟突變體的研究，已經(jīng)鑒定出多個(gè)調(diào)控果實(shí)發(fā)育成熟的基因。在這些基因中，MADS-box家族轉(zhuǎn)錄因子RIN是一個(gè)研究重點(diǎn)，它位于乙烯合成途徑上游來(lái)調(diào)控果實(shí)發(fā)育成熟，且這種調(diào)控在呼吸躍變和非呼吸躍變型果實(shí)中呈保守機(jī)制。RIN可以通過(guò)與互作蛋白形

2、成二聚體或者多聚體來(lái)調(diào)控成熟相關(guān)基因表達(dá)，最終調(diào)控果實(shí)成熟。
　　本研究通過(guò)酵母雙雜交篩選出與RIN的互作蛋白FUL1和FUL2，轉(zhuǎn)基因功能分析發(fā)現(xiàn)它們?cè)诜阎参矬w及果實(shí)發(fā)育成熟中起著重要的作用。主要研究結(jié)果如下:
　　1、酵母雙雜交和雙分子熒光互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)表明，F(xiàn)UL1和FUL2是RIN的互作蛋白。FUL1和FUL2序列上表現(xiàn)出高度同源性，都具有植物MADS-box蛋白的典型MIKC結(jié)構(gòu)。組織表達(dá)譜結(jié)果顯示，F(xiàn)UL1同RIN一

3、樣，更偏向于在果實(shí)成熟時(shí)期表達(dá);FUL2在除了根系以外所有組織中均有表達(dá)。說(shuō)明FUL1和FUL2在番茄植株生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的調(diào)控可能存在時(shí)空上的異同。
　　2、轉(zhuǎn)基因功能分析顯示:單獨(dú)干涉FUL1或FUL2的轉(zhuǎn)基因番茄株系均無(wú)明顯表型。同時(shí)干涉FUL1和FUL2的轉(zhuǎn)基因番茄株系果實(shí)成熟后不能正常變紅，表現(xiàn)為亮黃色。FUL1/FUL2-RNAi轉(zhuǎn)基因果實(shí)果皮中的類胡蘿卜素含量下降一倍以上，八氫番茄紅素和番茄紅素含量極低。果實(shí)中質(zhì)體數(shù)目

4、和體積都比野生型要小，且紅熟期轉(zhuǎn)基因果實(shí)中質(zhì)體已經(jīng)瓦解。分析發(fā)現(xiàn)類胡蘿卜素合成途徑中，催化合成八氫番茄紅素的ZD和催化合成番茄紅素的PSY1的表達(dá)量在轉(zhuǎn)基因果實(shí)中分別降低了一倍以上。
　　3、FUL1/FUL2-RNAi轉(zhuǎn)基因果實(shí)與乙烯調(diào)控的關(guān)系分析表明，成熟過(guò)程中轉(zhuǎn)基因果實(shí)乙烯釋放量大量減少，且沒有乙烯呼吸高峰。分析乙烯合成途徑關(guān)鍵基因的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)ACO1、ACS2和ACS4的表達(dá)量在轉(zhuǎn)基因果實(shí)中均明顯下調(diào)。
　　4、通常

5、乙烯生成量低的果實(shí)貯藏性好，然而FUL1/FUL2-RNAi轉(zhuǎn)基因果實(shí)乙烯釋放量下降，其采后耐貯性卻降低，且失水率比野生型高。分析發(fā)現(xiàn)乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的受體蛋白ETR4在轉(zhuǎn)基因果實(shí)中表達(dá)量下調(diào)，且對(duì)野生型果實(shí)施加外源乙烯或者乙烯抑制劑會(huì)影響FUL1和FUL2的表達(dá)。FUL2-OE轉(zhuǎn)基因果實(shí)采后失水率較低，分析發(fā)現(xiàn)外果皮表面的角質(zhì)層密度明顯大于野生型。
　　5、超量表達(dá)FUL1植株無(wú)明顯表型變化，而超量表達(dá)FUL2影響了番茄植株生長(zhǎng)