脱落酸(abcisic acid,ABA)作为一种植物激素,已证实不仅在调控植物休眠、种子萌发、幼苗生长和气孔运动等诸多过程中发挥核心作用,而且是调控果实成熟的重要因子。果实成熟过程实质上是一个激素调控的发育过程。根据呼吸和乙烯释放高峰的有无,果实的成熟过程可分为呼吸跃变型和非呼吸跃变型。以乙烯受体及其信号转导的分子机制为基础,呼吸跃变型果实成熟调控的细胞信号转导分子机制早已阐述。然而,非呼吸跃变型果实成熟调控的分子机制目前仍不清楚。草莓是研究非呼吸跃变型果实成熟调控的模式材料,其中白果期是草莓果实成熟启动的关键时期。本研究以筛选白果中的成熟相关基因为切入点,揭示草莓果实成熟的分子机制。首先,对草莓白果中的高表达基因进行筛选,克隆了一个编码卷曲螺旋结构域的FaRRP1(ripening-regulated protein 1)基因,其在草莓的基因组中为单拷贝,定位在细胞膜和网格蛋白包被小泡上,且受外源ABA诱导表达。通过果实瞬时转基因系统,ihpRNAi(intron-containing hairpin)介导的沉默(RNA interference,RNAi)和超表达(overexpression,OE)FaRRP1基因,分别表现出抑制和促进草莓果实成熟的表型,并与成熟过程中的一些相关生理指标及其基因表达水平相一致,其中包括了 ABA的含量以及一系列ABA信号基因。以上结果表明FaRRP1调控草莓果实的成熟可能与ABA有关。拟南芥中的AtRRP1/AtSCD2是FaRRP1的同源蛋白,在含有ABA的培养基上萌发生长时,rrp1突变体对外源ABA不敏感,萌发快于野生型,而AtRRP1过表达株系则对ABA超敏感,萌发慢于野生型。转录组分析发现AtRRP1功能的发挥可能与AtPP2Cs有关。双分子互补实验、Co-IP、酵母双杂交以及荧光素酶互补等实验结果表明,AtABI1互作于AtRRP1的C端且受外源ABA的抑制。遗传学分析证明AtRRP1位于AtABI1的上游。进一步研究发现AtPYR1也与AtRRP1互作,且互作主要发生在AtRRP1的N端。此外,操纵AtRRP1的表达影响了细胞中一系列ABA转运蛋白的表达及ABA含量。草莓果实中FaRRP1也分别与FaPYL3和FaPP2C4互作。磷酸酶活性分析显示,FaRRP1能够增强FaPP2C4的磷酸酶活性,但不影响ABA条件下FaPYL3对FaPP2C4磷酸酶活性的抑制。热等温滴定实验表明FaRRP1能够弱结合ABA,并且这种结合受FaPP2C4的抑制。综上所述,提出了一个内吞介导的RRP1调控草莓果实成熟的分子模型,即在适宜的环境或未成熟的草莓果实中(无或低水平ABA),RRP1能够结合并激活PP2Cs活性,促进PP2Cs对SnRK2s的抑制,植物表现出正常的生长发育;而在不利的条件或启动成熟的草莓果实中(高水平ABA),ABA结合RRP1并促使其招募PYRs/PYLs/RCARs和PP2Cs到质膜上并形成三蛋白复合物,进而启动网格蛋白介导的内吞过程,并促使ABA从RRP1周转至PYR/PYLs/RCARs上,然后激活ABA核心信号转导,最终促进果实成熟或植物适应性。其次,以FaABAR(ABA receptor)为诱饵蛋白,通过酵母双杂交方法从草莓白果cDNA文库中筛选出一个新的蛋白激酶FaRIPK1(red initiation protein kinase 1)。该基因编码了 1154个氨基酸,含有三个跨膜结构域,是草莓属植物中独有的一类基因。通过病毒诱导基因沉默技术,调低草莓果实中FaRIPK1基因的表达量显著抑制果实成熟。进一步研究发现,调低草莓果实中FaRIPK1的表达不仅影响了果实的硬度、可溶性固形物、花色苷含量和ABA水平,还影响一系列成熟相关应答基因的表达,如FaABI4。酵母表达的LRR和STK蛋白结构域分别具有ABA结合活性和激酶活性。果实离体圆片温育结果显示,FaRIPK1基因表达受ABA和乙烯诱导。总之,FaRIPK1作为正调控因子参与草莓果实的成熟调控,FaABAR-FaRIPK1-FaABI4可能是调控草莓果实成熟新的信号途径。