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柑橘深受全世界消费者喜爱，其品质的改良是柑橘育种工作长期核心目标之一。柑橘果实品质与初生和次生代谢物的构成密切相关，品质相关代谢产物合成调控机理的研究成为柑橘前瞻性育种必要的理论基础。转录因子对植物代谢起重要调控作用。本研究筛选到分别响应IAA和冷胁迫的转录因子基因CsAGL6和CsPIF8，并对其调控果实色泽、风味及逆境品质相关代谢物质合成的模式进行进一步解析。获得以下研究结果：
1.IAA处理对柑橘果实和愈伤组织代谢物质组成及相关基因表达量的影响
本研究分别对IAA处理后纽荷尔脐橙(Citrus sinensis)外果皮，红马叙葡萄柚(C. paradis)愈伤组织进行代谢组和转录组差异分析。结果显示，IAA促进脐橙果皮和葡萄柚愈伤组织类胡萝卜素基因的表达和产物的积累；IAA处理后的葡萄柚愈伤组织中，可溶性糖、d-柠檬烯和木质素含量均下降，柠檬酸含量增加。此外，我们发现，一个响应IAA的转录因子基因CsAGL6变化最为突出，其表达量上调100倍左右。
2.IAA响应转录因子CsAGL6对柑橘品质的调控模式
通过对超量表达CsAGL6的脐橙果实和葡萄柚愈伤组织的检测发现，果实和愈伤组织中总类胡萝卜素含量显著增加，且位于类胡萝卜素代谢下游途径上的BCH、ZEP和NCED6基因表达量均显著性上调。愈伤组织中可溶性糖、d-柠檬烯、类黄酮合成基因表达量显著降低，柠檬酸和木质素合成基因则呈现相反的变化趋势。通过ChIP-seq、ChIP-PCR、ChIP-qPCR和EMSA分析发现，10个初生和次生代谢合成相关基因(SS、PAL、F3H/FLS、F3H、ZEP、NCED6、RHM1、CHS、LS和CCoAOMT)启动子能被CsAGL6转录因子结合，从而实现CsAGL6对初生和次生代谢途径的调控。CoIP-MS和Y2H确定9个与CsAGL6转录因子活化和降解的蛋白酶，分别为热激蛋白HSP70-2/5、伴侣蛋白CLPB1/3/4、磷酸化蛋白(GAPDH、NDPK3)、E3连接酶SlrP和水解相关蛋白酶CLPX。
3.甜橙冷胁迫响应转录因子CsPIF8对逆境品质的调控
在低温处理0-72h的甜橙叶片差异表达基因中，发现bHLH转录因子(CsPIF8)基因表达有线性上调的趋势。进一步分析发现，与野生型相比，CsPIF8超量表达番茄植株的相对电导率和MDA含量都显著降低，而经VIGS沉默枳中PIF8基因后呈现出相反的结果。经进一步的ChIP-seq、ChIP-PCR、ChIP-qPCR和EMSA分析，发现CsPIF8转录因子能结合到CsSOD基因启动子上并上调该基因的表达。CsPIF8超表达植株中SOD酶活性增加，超氧阴离子含量降低，而CsPIF8沉默植株则呈现相反结果。说明CsPIF8能上调CsSOD表达、间接提高SOD酶活性，从而更高效的清除枳中超氧阴离子，表明PIF8提高了植株的低温逆境下的抗性品质。
综上所述，本研究对深入剖析植物多代谢网络的生物学本质具有重要理论价值，对多代谢途径的共同调控有了进一步的认知，为产业实践上改良柑橘综合品质提供了重要的理论基础。
1.IAA处理对柑橘果实和愈伤组织代谢物质组成及相关基因表达量的影响
本研究分别对IAA处理后纽荷尔脐橙(Citrus sinensis)外果皮，红马叙葡萄柚(C. paradis)愈伤组织进行代谢组和转录组差异分析。结果显示，IAA促进脐橙果皮和葡萄柚愈伤组织类胡萝卜素基因的表达和产物的积累；IAA处理后的葡萄柚愈伤组织中，可溶性糖、d-柠檬烯和木质素含量均下降，柠檬酸含量增加。此外，我们发现，一个响应IAA的转录因子基因CsAGL6变化最为突出，其表达量上调100倍左右。
2.IAA响应转录因子CsAGL6对柑橘品质的调控模式
通过对超量表达CsAGL6的脐橙果实和葡萄柚愈伤组织的检测发现，果实和愈伤组织中总类胡萝卜素含量显著增加，且位于类胡萝卜素代谢下游途径上的BCH、ZEP和NCED6基因表达量均显著性上调。愈伤组织中可溶性糖、d-柠檬烯、类黄酮合成基因表达量显著降低，柠檬酸和木质素合成基因则呈现相反的变化趋势。通过ChIP-seq、ChIP-PCR、ChIP-qPCR和EMSA分析发现，10个初生和次生代谢合成相关基因(SS、PAL、F3H/FLS、F3H、ZEP、NCED6、RHM1、CHS、LS和CCoAOMT)启动子能被CsAGL6转录因子结合，从而实现CsAGL6对初生和次生代谢途径的调控。CoIP-MS和Y2H确定9个与CsAGL6转录因子活化和降解的蛋白酶，分别为热激蛋白HSP70-2/5、伴侣蛋白CLPB1/3/4、磷酸化蛋白(GAPDH、NDPK3)、E3连接酶SlrP和水解相关蛋白酶CLPX。
3.甜橙冷胁迫响应转录因子CsPIF8对逆境品质的调控
在低温处理0-72h的甜橙叶片差异表达基因中，发现bHLH转录因子(CsPIF8)基因表达有线性上调的趋势。进一步分析发现，与野生型相比，CsPIF8超量表达番茄植株的相对电导率和MDA含量都显著降低，而经VIGS沉默枳中PIF8基因后呈现出相反的结果。经进一步的ChIP-seq、ChIP-PCR、ChIP-qPCR和EMSA分析，发现CsPIF8转录因子能结合到CsSOD基因启动子上并上调该基因的表达。CsPIF8超表达植株中SOD酶活性增加，超氧阴离子含量降低，而CsPIF8沉默植株则呈现相反结果。说明CsPIF8能上调CsSOD表达、间接提高SOD酶活性，从而更高效的清除枳中超氧阴离子，表明PIF8提高了植株的低温逆境下的抗性品质。
综上所述，本研究对深入剖析植物多代谢网络的生物学本质具有重要理论价值，对多代谢途径的共同调控有了进一步的认知，为产业实践上改良柑橘综合品质提供了重要的理论基础。