桃成熟过程中PpERF3通过调控PpNCED2/3表达调节ABA合成

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桃是呼吸跃变型果实,成熟过程中释放大量乙烯,果实迅速变软,不耐贮运。桃果实的成熟软化由多种植物激素协同调控发挥作用,如生长素(IAA)、乙烯(ethylene)、赤霉素(GA)、脱落酸(ABA)等。乙烯和ABA在桃果实成熟过程中均大量积累。脱落酸可以通过调节ACS1、ACO1基因的表达来调控乙烯的合成,而乙烯是否可以调控脱落酸的合成尚未有直接的报道。因此研究乙烯响应因子Ethylene response factor(ERF)与ABA合成相关基因9-cis-epoxycarotenoid dehydrogenas(NCED)的互作关系,将有助于阐明桃果实成熟软化乙烯与脱落酸之间的调控网络。以‘中油桃13号’为试材,分别于4个成熟期(第二次膨大期为S3;果实停止膨大并未释放乙烯的时期为S4 I;释放少量乙烯的时期为S4 Ⅱ;释放大量乙烯的时期为S4 Ⅲ)取样。通过对‘中油桃13号’成熟期果实转录组,以及采后10μL·L-1 1-MCP处理S4 I果实1 d与未处理比较分析筛选出候选ERF和NCED基因。通过酵母单杂交、烟草瞬时表达和桃果肉瞬时表达试验来研究候选ERF转录因子与ABA合成基因NCED之间的互作关系及调控模式。通过转录组分析ERF转录因子和ABA合成基因,以在S4 Ⅱ与S4 Ⅲ阶段表达水平差异大于4倍为基准,初步筛选出Prupe7G.194400(PpERF3)转录因子和2个ABA(NCED2、NCED3)合成基因,这几个基因在S3、S4I、S4Ⅱ时期的表达水平很低,而在S4Ⅱ、S4Ⅱ时期迅速上升,并在S4 Ⅲ时期达到高峰;采后1-MCP处理能显著抑制基因NCED2/3的表达和ABA的合成。PpNCED2/3的启动子上都包含ERF结合元件(A/GCCGAC、CCGAC、AA/TTTCAAA);构建PpNCED2/3-pro::GUS质粒,并转化GV3101农杆菌,瞬时侵染转色期的Micro-Tom番茄,发现乙烯处理能显著增加PpNCED2/3-pro::GUS的GUS活性,表明乙烯能促进PpNCED2/3的表达;酵母单杂交、烟草瞬时表达和瞬时侵染桃果肉试验证明Pp ERF3能直接结合PpNCED2/3的启动子,并增加PpNCED2/3的启动子活性,通过瞬时转化PpERF3于S3时期的桃果肉,能显著增加PpNCED2/3的表达水平。由此表明在桃果实成熟过程中,乙烯通过PpERF3直接调控PpNCED2/3的表达来调节ABA的合成。
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