脱落酸与生长素调控采后草莓果实成熟与衰老的作用机制

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采收后果实将经历一系列胁迫,导致其过早衰老和品质退变。本论文以草莓果实为研究材料,对比植株上果实与离体果实的成熟与衰老进程;研究了采后失水胁迫对采后草莓果实成熟与衰老的影响;分析了采后草莓果实中膜联蛋白基因家族成员的表达特性,以及膜联蛋白对脱落酸和生长素的响应;构建了采后草莓果实成熟衰老的参考转录本,以此研究了采后草莓果实对外源脱落酸与生长素的响应机制。基于以上研究得出以下结果:  1.果实的离体促进了草莓果实的乙烯和脱落酸生成以及生长素降解,加快了其成熟与衰老进程。离体所造成的胁迫效应使得果实的花青素迅速大量积累,并促进了果实成熟衰老阶段中FaMYB1、FabHLH3和FaTTG1转录水平的异常表达。  2.失水胁迫条件下,采后草莓果实的花青素含量及其关键合成酶活性显著升高;FaMYB1、FabHLH3和FaTTG1的表达也受到诱导;脱落酸水平显著升高,且FaNCED1和FaASR的表达丰度受到强烈诱导。外源脱落酸处理可达到类似失水胁迫下采后草莓果实的表型变化。  3.在草莓果实中,FaAnn5a-b(FaAnn5s)、FaAnn8的表达模式与果实成熟衰老具有一定相关性。FaAnn5s和FaAnn8的氨基酸序列中重复序列Ⅰ和Ⅳ含有钙离子结合位点“KGxGT-38-E/D”。膜联蛋白参与了钙离子的信号转导,并受到生长素与脱落酸调控。  4.所构建采后八倍体草莓果实参考转录本中,碱基错误率均小于0.07%,Clean reads百分率高达97.80%;其N50为1595bp,达到了作为全长参考转录本的基本要求(1500bp)。从该参考转录本中预测出36317个CDS序列,232个非同义SNPs,7084个SSRs,845个转录因子,309个转录调节子,以及712个蛋白激酶,为采后八倍体草莓果实的转录组学分析提供了更为可靠的参考转录本。  5.转录组学分析表明,外源生长素抑制了采后草莓果实的细胞壁降解相关酶基因的表达丰度;诱导了生长素信号转导基因的表达;触发了E3泛素蛋白连接酶基因和类受体蛋白激酶基因的差异表达;参与调控了脂肪酸合成代谢相关基因的转录表达。外源脱落酸诱导了细胞壁降解相关基因并下调了扩展蛋白基因的转录水平;在一定程度上调了脱落酸相关基因的表达水平,并诱导了E3泛素连接酶基因的表达;热激蛋白基因HSP70和酪蛋白酶基因CK2α1的表达也受到脱落酸的诱导。生长素-脱落酸混合处理表现出一定程度的两激素间互作或对抗作用。  综上所述,采后草莓果实的成熟与衰老受到脱落酸与生长素的调控作用;脱落酸参与草莓果实的采后失水胁迫响应,对其采后成熟与衰老具有正调控作用,而生长素对其采后成熟与衰老具有负调控作用;膜联蛋白可能介导了生长素/脱落酸与钙离子间的信号转导,参与了草莓果实成熟与衰老的分子调控。
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