亚精胺处理介导ABA合成关键基因VcNCED3表达调控采后蓝莓果实软化的分子机制

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ary015
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蓝莓,杜鹃花科,越橘属(Vaccinium spp.)小浆果,因其富含抗氧化物和花青素等对人体有益的物质而广受喜爱,但果皮本身较薄,采摘期集中,因此产业亟需对其采后贮藏保鲜方式开展相关研究。且采后蓝莓果实的货架期较短,极易发生软化皱缩现象,对蓝莓果实采后软化机理的研究也能够为延缓果实软化提供理论依据。多胺(PAs)作为生理活性物质与植物衰老关系密切,广泛应用在各种果蔬采后保鲜中。有研究表明,相较于精胺(Spm)和腐胺(Put),外源亚精胺(Spd)处理在脱落酸(ABA)介导的果实生长发育中起重要作用,为了探究外源亚精胺在采后蓝莓果实中如何调控果实的软化衰老,本研究利用外源物质亚精胺对采后蓝莓果实进行处理,探讨了贮藏过程中蓝莓果实的品质变化情况。ABA作为植物生长发育和成熟衰老过程中的重要激素,其生物合成过程中相关基因的表达也在外源亚精胺的处理下发生变化。本试验中,通过研究外源亚精胺处理后蓝莓果实硬度、腐烂率、品质指标、营养指标、细胞壁代谢相关酶活性及内源ABA含量的变化,阐明亚精胺处理采后蓝莓果实对其软化和衰老的调控作用。通过探究相关基因在ABA合成、信号转导和分解代谢途径中的表达变化情况,确定影响蓝莓果实采后软化的关键基因。过表达关键基因进一步明确采后蓝莓果实的软化受该基因的影响情况。利用实时荧光定量PCR分析结合对转录因子顺式作用元件的预测,初步筛选可能调控关键基因启动子的转录因子,从分子角度阐释外源亚精胺处理蓝莓果实在ABA介导的果实软化作用中的机理。主要研究结果如下:1.采用不同浓度的亚精胺对蓝莓果实浸泡处理10 min,结果表明,与对照组相比,经过1.5 mmol/L亚精胺浸泡的蓝莓软化现象被显著抑制,果实的腐烂率显著降低,固酸比维持在稳定状态。1.5 mmol/L亚精胺浸泡能够显著保持蓝莓果实中总酚、类黄酮、花青素和还原糖的含量,抑制在细胞壁代谢中发挥作用的酶的活性,说明亚精胺处理对蓝莓果实软化衰老有抑制作用。2.1.5 mmol/L亚精胺处理蓝莓果实能够抑制内源ABA含量的积累,同时下调了ABA合成相关基因VcNCED1、VcNCED2、VcNCED3、VcNCED6、Vc ZEP1、Vc ZEP2、Vc ZEP3、Vc AAO3和Vc ABA2的表达,下调了ABA信号转导和分解代谢相关基因Vc PYL、Vc Sn RK2、Vc ABF、Vc ABI5、Vc CYP707A的表达,但上调了ABA信号转导相关基因Vc PP2C的表达。通过相关性分析结果可知,果实VcNCED3的表达情况和蓝莓硬度的变化呈显著负相关。初步推测外源亚精胺处理通过抑制VcNCED3的表达来抑制内源ABA含量的积累,从而达到延缓蓝莓果实软化的目的。3.克隆得到VcNCED3基因的编码区序列,利用农杆菌侵染注射过表达蓝莓果实中VcNCED3基因后,与对照组相比,蓝莓果实硬度下降,腐烂率升高,固酸比在采后贮藏后期变化较大,内源ABA含量也升高。同时,除了Vc AAO3的2 d外,ABA合成相关基因表达量均被上调。进一步说明了蓝莓果实中VcNCED3基因的变化对果实硬度的影响。系统发育树分析表明,与蓝莓VcNCED3基因最接近的是欧洲越橘的NCED基因。4.克隆得到关键基因VcNCED3的启动子片段,预测到该片段上可能参与调控的转录因子家族,利用转录测序结果和对转录因子的表达量分析,结合对关键转录因子顺式作用元件的预测结果,得到NAC、MYB和b ZIP 3个家族中的10个转录因子可能对VcNCED3启动子有调控作用。并筛选得到了Ab A的最小抑菌浓度为100 ng/m L,为后续的转录调控试验奠定了基础。
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